【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高容量可控放氢，具体涉及一种核壳纳米结构的氢化镁-硼氢化镁水解制氢材料及其制备方法。
技术介绍
1、氢能是实现能源绿色和低碳转型的重要载体。氢能的商业应用，必须解决氢气的制备、存储、运输和使用等一系列问题。通过燃料电池使用氢气具有高能量效率(～70％)和零碳排放的优点。燃料电池的氢源需具备连续、可控、高纯度和安全等特点。金属氢化物中氢化镁具有高的质量储氢密度，其作为氢源已被广泛研究。然而，氢化镁稳定的热力学(δh＝76.0kj mol-1)和高动力学能垒(ea＝160.0kj mol-1)导致其热解脱氢温度高、动力学缓慢，远远不能满足燃料电池氢源的要求。氢化镁通过水解释放氢气作为一种替代方法，因理论产氢率高(15.2wt％)、氢气纯度高、操作条件温和、副产物容易回收，而变得非常有吸引力，反应方程如下：
2、mgh2+2h2o→mg(oh)2+2h2δg0298＝-323kj mol-1
3、然而，在氢化镁表面形成不溶且致密的氢氧化镁严重阻碍了水的吸附和传质过程，导致氢气生成动力学缓慢，氢气产率低。
4、解决以上问题的策略有以下几种：调控水解溶液的组成、细化氢化镁以及与其他化合物复合。采用酸(如硫酸、硝酸、盐酸、乙酸、柠檬酸)或盐溶液(如氯化镁、氯化铝、氯化铵)水解溶液溶解或破坏氢氧化镁钝化层。但是，使用酸会导致反应器腐蚀和有效制氢容量损失，因为需要消耗化学计量比的酸，而使用氯化铵溶液会导致氢气中混有氨气杂质气体。在氢化镁不活化或改性情况下，使用盐溶液要获得令人满意的制氢动力学和制
5、专利cn114436209a公开了一种氢化镁-原位生成的金属硼氢化物水解制氢材料，将氢化镁和偏硼酸盐混合进行固相球磨处理得到，所得材料水解动力学较快，1h内水解转化率均能超过86.3％。但是，添加mg(bo2)2固体球磨，原位反应生成硼氢化镁的同时也会生成惰性的氧化镁(mgo)，放氢容量较低，1h内放出仅847.4ml·g-1氢气。而专利cn114477091a将氢化镁与b2o3和b(oh)3固体添加剂复合，同样也会生成mgo，而且b(oh)3添加剂在球磨过程中就生成了氢气，导致氢化镁水解的理论放氢容量进一步下降。因此上述两份专利所述材料的水解制氢产率仍有较大的提升空间。
6、综上所述，目前改善氢化镁水解反应水解性能的方法仍存在制氢速率和产率低、成本高、反应可控性差等缺点。正因如此，氢化镁水解制氢技术商业化应用受到限制。
技术实现思路
1、本专利技术解决了现有技术存在的问题，提供一种核壳纳米结构的氢化镁-硼氢化镁水解制氢材料及其制备方法，本专利技术采用在b2h6气氛下球磨mgh2反应的策略，在氢化镁表面原位生成纳米壳层的硼氢化镁，制备条件温和，工艺简单。所制备得到的核壳纳米结构的氢化镁-硼氢化镁材料水解制氢的速率和产率都很高。
2、本专利技术的首要目的是提供一种核壳纳米结构的氢化镁-硼氢化镁水解制氢材料的制备方法，包括如下步骤：
3、将氢化镁装入球磨罐中抽真空，然后将硼烷气体充入球磨罐中，进行球磨处理，即可得到所述的核壳纳米结构的氢化镁-硼氢化镁水解制氢材料。
4、所述硼烷气体是通过1zncl2-2libh4(该表达式中“1和2”的含义是zncl2和libh4的摩尔比是1:2)复合物加热至100-125℃获得。硼烷气体使用量通过1zncl2-2libh4复合物的质量进行控制。
5、硼烷气体是一种特种气体，常温下外观为无色气体状，有特殊臭味，有剧毒，易水解，b2h6在潮湿空气中易爆炸，室温下可分解，能与多种有机溶剂及金属发生剧烈反应，因此对存储条件要求很高，需要存储在低温、干燥环境中，并远离热源、明火以及氧化剂、卤素等物质。本专利技术采用1zncl2-2libh4复合物加热至100-125℃产生硼烷气体通入球磨罐与氢化镁复合的策略，避免了直接使用硼烷气体带来制备难度大的问题，整个过程简单易控制、安全性高、经济性好。此外，1zncl2-2libh4复合物加热至100-125℃除硼烷生成外还有氢气。
6、本专利技术所述的1zncl2-2libh4复合物，通过以下方法制备得到：将摩尔比为1：2的zncl2和libh4装入球磨罐中，采用30-50：1的球料比，球磨气氛为1atm氩气气氛，置于摆振球磨机上进行摆振球磨2-4h，摆振球磨机的转速为1000-1200r/min。
7、本专利技术所提出的球磨处理均在室温下进行。
8、优选地，所述的1zncl2-2libh4复合物的质量为2-6g。
9、进一步优选地，1zncl2-2libh4复合物的质量为4g，得到的水解制氢材料产率最高，综合水解性能最佳。
10、优选地，所述的氢化镁与1zncl2-2libh4复合物的质量之比为1：2-6。
11、优选地，所述的球磨处理的球料比为30-50：1，球磨处理的时间为2-8h。
12、优选地，所述的球磨处理采用摆振球磨机，摆振球磨机的转速为1000-1200r/min。
13、本专利技术第二个目的是保护通过上述制备方法得到的核壳纳米结构的氢化镁-硼氢化镁制氢材料。
14、本专利技术所制得的氢化镁-硼氢化镁制氢材料，该材料具有以mgh2为核、mg(bh4)2为壳的核壳纳米结构，mg(bh4)2壳层与mgh2结合紧密，均匀、完整地包覆在mgh2表面，最佳参数下，氢化镁-硼氢化镁复合物二次颗粒大小40nm以上，mg(bh4)2壳层厚度约为4nm。这种结构有利于mg(bh4)2壳层优先水解形成局部的镁离子和偏硼酸根离子溶液环境并释放大量热量，加速mgh2“核心”的水解。原位生成的硼氢化镁消耗氢化镁，进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核壳纳米结构的氢化镁-硼氢化镁水解制氢材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼烷气体是通过1ZnCl2-2LiBH4复合物加热至100-125℃获得。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，硼烷气体的使用量通过1ZnCl2-2LiBH4复合物的质量进行控制，1ZnCl2-2LiBH4复合物的质量为2-6g。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的1ZnCl2-2LiBH4复合物通过以下方法制备得到：摩尔比为1：2的ZnCl2和LiBH4摆振球磨2-4h，球磨气氛为1atm氩气气氛，球料比为30-50：1，摆振球磨机的转速为1000-1200r/min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的氢化镁与1ZnCl2-2LiBH4复合物的质量之比为1：2-6。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的球磨处理采用摆振球磨机，摆振球磨机的转速为1000-1200r/min，球磨处理的球料比为30-50：1。
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