【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硼氢化物的复合储氢材料领域，具体涉及一种硼氢化物/石墨炔复合储氢材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氢能具有储量大，能量密度高，环境友好等优点而被认为未来最具潜力的清洁能源；但是如何安全有效的使用氢能是限制其实际应用的关键。存储在固态介质中是未来广泛用氢最高效安全的方法之一。其中轻金属硼氢化物具有极高的储氢容量而被广泛关注。例如硼氢化镁具有极高质量密度(14.9wt％)以及最高的体积储氢密度(145～147kg/m3)。但是硼氢化镁的吸放氢条件苛刻，热力学稳定性高、吸放氢动力学和可逆性差严重限制其实际应用。
2、为改善硼氢化镁的储氢性能，目前主要有催化剂掺杂、金属氢化物复合、纳米限域以及正反耦合失稳等方法。其中催化改性能显著降低放氢活化能，但是仍存在可逆性差，难以循环充放氢等问题；金属氢化物复合可以使硼氢化镁反应失稳，从而降低热力学稳定性和放氢温度，但是放氢过程中易生成稳定的副产物导致循环性能下降；正反耦合失稳可以改变硼氢化镁反应路径，降低热力学稳定性，使其能在较温和条件下放氢，但是该反应不可逆，只能作为一次能源使用。而纳米限域可以增加硼氢化镁的活性位点，增强其与载体的相互作用，同时纳米化可以有效缩短氢扩散路径，提高硼氢化镁的吸放氢性能，实现热力学、动力学双调控。
3、石墨炔是石墨烯结构中两个苯环之间插入炔键形成的二维平面网状结构，具有室温下的高载流子迁移率(104～105cm2 v-1s-1)；是含炔键的最稳定的非天然碳同素异物。
4、目前已经有多种碳材料作为载体纳米限域硼
5、综上所述，开发一种负载硼氢化物的复合储氢材料体系，进一步提高轻金属硼氢化镁的吸放氢性能，对于高容量储氢材料的发展具有重要的意义。
技术实现思路
1、针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，是一种以石墨炔进行结构形貌优化调控的(轻金属)硼氢化物复合储氢材料，以石墨炔作为载体，可保证硼氢化物吸放氢循环过程中的稳定性。本专利技术的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料放氢起始和峰值温度低，吸放氢动力学性能好，吸放氢可逆性高。
2、一种硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，包括石墨炔载体和负载在所述载体上的硼氢化物。
3、在一实施例中，所述硼氢化物以纳米颗粒的形式负载在所述载体上。所述纳米颗粒的尺寸可为10～100nm。
4、在一实施例中，所述硼氢化物为硼氢化镁。
5、在一实施例中，所述石墨炔为石墨二炔，具有纳米墙形态结构，形成的孔洞直径在100～400nm。
6、在一实施例中，所述石墨炔与所述硼氢化物的质量比为1:1～2。
7、本专利技术还提供了所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料的制备方法，将石墨炔加入到硼氢化物的均一溶液中超声分散，然后在保持石墨炔悬浮的状态下挥发去除部分溶剂形成糊状物，最后抽真空除尽溶剂，得所述硼氢化物/石墨炔复合储氢材料。
8、本专利技术制备方法可实现硼氢化物在石墨炔上的纳米限域，硼氢化物纳米颗粒在石墨炔表面分布弥散均匀，吸放氢性能改善明显。
9、本专利技术所述的硼氢化物可通过市售或根据现有技术制备获得。
10、本专利技术所述的石墨炔可通过市售或根据现有技术制备获得。示例的，所述石墨二炔可通过参考现有技术(例如j.am.chem.soc.2015,137,24,7596-7599)制备获得。
11、在一实施例中，所述硼氢化物的均一溶液中的溶剂为可溶所述硼氢化物的溶剂，可溶是指在20℃时物质溶解度大于等于1g且小于10g。
12、在一实施例中，所述溶剂为有机溶剂。进一步的，所述溶剂可选自四氢呋喃、三甲胺、三乙胺、四亚甲二胺、乙醚中的至少一种。
13、在一实施例中，所述制备方法的操作温度为室温～50℃。
14、所述的制备方法，可通过持续搅拌使石墨炔保持悬浮状态。在一实施例中，所述搅拌的转速为150～300rpm。
15、在一实施例中，所述挥发的时间为8～12h。
16、在一实施例中，所述抽真空的时间为48～72h。
17、本专利技术还提供了所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料在储氢领域中的应用。
18、本专利技术与现有技术相比，有益效果有：
19、1)本专利技术提供的一种硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，首次将石墨炔应用在储氢材料性能的改善方面，石墨炔具有高度共轭的二维平面结构，可有效的提高离子扩散速率，从而提高硼氢化镁的吸放氢动力学。
20、2)相比一般的碳纳米结构材料，石墨炔由sp和sp2杂化形成的特殊电子结构，具有丰富的碳化学键、大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性，同时其具有更大比表面积和更高孔隙率特性，在硼氢化物原位生长时有效限制其颗粒半径，负载后硼氢化物以弥散均匀的纳米颗粒分布于石墨炔上，非常有利于硼氢化物离子在其层间扩散和质量传输，纳米限域效果优，缩短氢扩散路径，降低放氢能垒，放氢温度大幅提前。复合材料的起始放氢温度可低于100℃，更具有应用前景。
21、3)石墨炔结构稳定，在吸放氢循环过程中能有效锚定硼氢化物纳米颗粒，抑制其团聚；同时与硼氢化物联系紧密，防止再吸氢过程中稳定中间相的形成，共同促使循环可逆性大幅提高。
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1.一种硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，包括石墨炔载体和负载在所述载体上的硼氢化物。
2.根据权利要求1所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，所述硼氢化物以纳米颗粒的形式负载在所述载体上，所述纳米颗粒的尺寸为10～100nm。
3.根据权利要求1所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，所述硼氢化物为硼氢化镁。
4.根据权利要求1所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，所述石墨炔为石墨二炔，具有纳米墙形态结构，形成的孔洞直径在100～400nm。
5.根据权利要求1所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，所述石墨炔与所述硼氢化物的质量比为1:1～2。
6.根据权利要求1～5任一项所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料的制备方法，其特征在于，将石墨炔加入到硼氢化物的均一溶液中超声分散，然后在保持石墨炔悬浮的状态下挥发去除部分溶剂形成糊状物，最后抽真空除尽溶剂，得所述硼氢化物/石墨炔复合储氢材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为有机溶剂，选自四氢呋喃
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法的操作温度为室温～50℃，通过持续搅拌使石墨炔保持悬浮状态，所述搅拌的转速为150～300rpm，所述挥发的时间为8～12h，所述抽真空的时间为48～72h。
9.根据权利要求1～5任一项所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料在储氢领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，包括石墨炔载体和负载在所述载体上的硼氢化物。
2.根据权利要求1所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，所述硼氢化物以纳米颗粒的形式负载在所述载体上，所述纳米颗粒的尺寸为10～100nm。
3.根据权利要求1所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，所述硼氢化物为硼氢化镁。
4.根据权利要求1所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，所述石墨炔为石墨二炔，具有纳米墙形态结构，形成的孔洞直径在100～400nm。
5.根据权利要求1所述的硼氢化物/石墨炔复合储氢材料，其特征在于，所述石墨炔与所述硼氢化物的质量比为1:1～2。
6.根据权利要求1～5任...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖学章，胡磊杰，贾喻晓，陈立新，储非，毕嘉鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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