【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储氢，具体为一种含ni多元及高熵合金储氢催化剂的普适制备方法及应用。
技术介绍
1、在过去的几十年里，传统的单金属或双金属催化剂一直主导者催化领域，但近年来研究人员对高熵合金催化剂的兴趣日益增长。高熵合金(heas)是由五种或五种以上元素组成的近等摩尔合金，由于其独特的性质，在许多领域得到了越来越广泛的应用。近年来，heas已经在几个热驱动反应和电催化反应中表现出显著的催化性能。高效催化剂不仅可以在很大程度上调节催化剂的电子结构和几何结构，而且还可以作为一个平台来构建具有意想不到性能的催化剂。
2、与传统的单金属或双金属相比，高熵合金催化剂的成分和结构可以通过合理的设计和调控来实现。除此之外，高熵合金催化剂由多种金属元素组成，使得其在反应过程中具有更高的催化活性和选择性，多元元素的组合可以提供更多的反应位点，增加催化剂与反应物之间的相互作用，从而改善反应速率。
3、在固态储氢材料中具有代表性的高容量储氢材料是复合金属氢化物lialh4(氢化铝锂)，其理论储氢密度达到10wt％，且其原料al具有高储量和低成本的优势。然而，其放氢温度高、脱氢动力学性能较差以及在温和条件下的可逆性不佳限制了其广泛商业应用。为解决当前问题，已研究许多方法改善其脱氢性能，例如：掺杂催化剂、纳米化、复合体系构建及纳米限域等。其中，添加催化剂是最有效改善lialh4储氢性能的方法。过渡金属(fe、ni和ti)，金属氧化物(tio2、fe2o3和nio)，金属卤化物(fecl2和tif3)等催化剂被研究较多，但现有催化剂中
4、1、氢化铝锂储氢材料的催化剂普遍存在分散性差，易发生团聚的问题，需要引入载体进行解决；
5、2、氢化铝锂放氢温度较高；
6、3、放氢动力学较慢，在低于200℃的等温放氢条件下，往往需要数小时才能放出部分氢气。
7、本专利技术着手于制备工艺，研究含ni多元及高熵合金储氢催化剂的普适制备方法，以ni为基础，可添加fe、co、cr、cu等非贵金属过渡元素制备出不同成分的多元及高熵合金,提升氢化物的放氢量。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种含ni多元及高熵合金储氢催化剂的普适制备方法及应用。
2、通过掺杂含ni多元及高熵合金储氢催化剂，其良好的催化活性可以促进反应过程中的中间产物分解，控制其放氢过程，同时实现2个技术效果：
3、1.通过碳负载使颗粒均匀分散，解决过渡金属在热合成过程中易团聚，导致催化性能下降的问题；
4、2.制备工艺简单，制得的催化剂能够改善氢化铝锂的放氢动力学。
5、为达到上述目的，实现本专利技术目的的具体技术方案为：
6、一种含ni多元及高熵合金储氢催化剂，以镍盐为基础，一水合柠檬酸和尿素混合溶液中冷冻干燥生成的前驱体煅烧后碳化制得催化剂，以同样的方法可添加fe、co、cr、cu等非金属元素制备得到三元，四元及高熵合金催化剂。
7、含ni多元及高熵合金储氢催化剂掺杂氢化铝锂储氢材料，由氢化铝锂和含ni多元及高熵合金储氢催化剂混合机械球磨制得。
8、一种含ni多元及高熵合金储氢催化剂的普适制备方法，包括以下步骤：
9、s1、含ni多元及高熵合金前驱体的制备：
10、步骤一：按一水合柠檬酸和尿素质量比为10：1溶于去离子水中，再以氯化钠与一水合柠檬酸质量比为1.6:1添加氯化钠，超声得到澄清溶液；
11、步骤二：将金属掺杂源按照相等的物质的量添加至上述溶液中，置于磁力搅拌器上搅拌12-15h；
12、步骤三：将步骤一所得混合溶液用保鲜膜密封置于离心管中封上保鲜膜，用液氮使溶液冻实，冷冻干燥机干燥4-6天得到凝胶状样品，红外灯再干燥3h，研磨成粉状得到前驱体。
13、s2、含ni多元及高熵合金热处理：
14、步骤一：将s1中得到的前驱体材料研磨细化后装入事先清洗干净的瓷舟；
15、步骤二：放至氢气和氩气混合气氛保护的低温管式炉中煅烧，以2-10℃/min升高温度到400-900℃，并且保温1-2h；
16、s3、清洗：
17、步骤一：反应完毕冷却至室温后研磨，在一定条件下进行抽滤洗涤2-4次；
18、步骤二：将材料置于玻璃培养皿在真空烘箱中干燥，收集产物，即得到含ni多元及高熵合金储氢催化剂。
19、进一步，s1中步骤一所述，尿素作为氮源，目的是配合碳载体减少颗粒团聚的现象，使合金更好的分散。
20、进一步，s1中步骤一所述金属掺杂源为硝酸盐、乙酸盐中的任意一种。
21、进一步，s1中步骤一所述镍盐与其它金属盐物质的量之比为1:1。
22、进一步，s1中步骤一所述去离子水用量为大于氯化钠的溶解度，即使氯化钠完全溶解
23、进一步，s1中步骤二所述磁力搅拌温度为20-30℃，搅拌转速为50-70rpm/min，搅拌时间为12-15h。
24、进一步，s1中步骤二所述将溶液置于离心管中，离心管置于塑料容器中加入液氮，冻实溶液，也可以将装有溶液的烧杯放入冷冻温度为-60～10℃的冰箱冷冻24-48h。
25、进一步，s1中步骤二所述冷冻干燥的温度为≤-40℃，压力为≤40pa。
26、进一步，s2中步骤二中所述的保温温度为400℃、500℃、800℃中任意一个。
27、进一步，s2中步骤二中所述氢氩混合气比例为氢气和氩气比例为5：95。
28、进一步，s2中步骤二中所述煅烧过程混合气体的流量为40ml/min。
29、进一步，s3中步骤一中抽滤用无水乙醇或去离子水抽滤2-4次。
30、进一步，s3中步骤二中真空烘箱干燥条件为60-80℃的真空条件下，干燥12-24小时。
31、本专利技术还提供一种含ni多元及高熵合金储氢催化剂在储氢中的应用，将碳负载镍基纳米颗粒储氢催化剂与和氢化铝锂按照一定的质量比，在一定条件下进行球磨，即可得到ni基多元合金掺杂氢化铝锂储氢材料。
32、所述碳负载ni基多元合金储氢催化剂与和氢化铝锂的质量之比为催化剂添加量占总质量的5wt％；所述球磨条件为，在氩气气氛保护下，球料比为100-200:1，球磨转速为250-350rpm，球磨时间为40-70分钟。
33、ni基多元合金储氢催化剂储氢作为催化剂在储氢领域的应用，当催化剂掺杂量为5wt％时，体系放氢温度降至86.89℃，在200℃条件下恒温放氢2h，放氢量达到6.59-6.71wt％。
34、为了证明含ni多元及高熵合金储氢催化剂的普适方法可以成功制备多元非贵金属合金，对其进行xrd测试，结果如图1所示，所得含ni多元及高熵合金图谱在44.50°、51.85°、76.38°出现了衍射峰，分别对应ni的(111)、(20本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含Ni多元及高熵合金储氢催化剂，其特征在于：所述催化剂为碳负载Ni基纳米合金催化剂，其微观形貌为球状颗粒并负载在片状碳材料上，尺寸均一，尺寸为23nm-34nm。
2.一种含Ni多元及高熵合金储氢催化剂的普适制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述乙酸镍和其它金属盐满足的物质的量之比为1:1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，在室温下充分搅拌混合均匀，所述搅拌条件为：在转速40-60rpm/min的磁力搅拌条件下搅拌，搅拌温度为20-30℃，搅拌时间为12-15小时。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述煅烧的条件为5％的氢气和95％的氩气混合还原保护气氛下进行煅烧，升温速率4-10℃/min，煅烧温度为700℃，煅烧时间为1-2小时，煅烧过程混合气体的流量为40mL/min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述干燥条件为：在真空烘箱中进行，干燥温度为
7.一种含Ni多元及高熵合金储氢催化剂在储氢中的应用，其特征在于：当权利要求1中所述催化剂掺杂量为5wt％时，其放氢温度降至86.89℃，在200℃条件下恒温放氢2h，放氢量达到6.59-6.71wt％。
...【技术特征摘要】
1.一种含ni多元及高熵合金储氢催化剂，其特征在于：所述催化剂为碳负载ni基纳米合金催化剂，其微观形貌为球状颗粒并负载在片状碳材料上，尺寸均一，尺寸为23nm-34nm。
2.一种含ni多元及高熵合金储氢催化剂的普适制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述乙酸镍和其它金属盐满足的物质的量之比为1:1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，在室温下充分搅拌混合均匀，所述搅拌条件为：在转速40-60rpm/min的磁力搅拌条件下搅拌，搅拌温度为20-30℃，搅拌时间为12-15小时。
...【专利技术属性】
技术研发人员：张可翔，唐淑璟，耿路，徐芬，孙立贤，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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