一种高效的金属B-N-H体系储氢材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高效的金属B-N-H体系储氢材料的制备方法。所述金属B-N-H体系储氢材料的结构式为LixSc(BH4)y·zNH3，其中：x=0,1或2，y=3,4或5，z=4,5或6，具体步骤如下：将硼氢化锂分别与四氨合氯化钪、五氨合氯化钪、六氨合氯化钪以摩尔比为3∶1、4∶1、5∶1的比例混合，混合物在惰性气体中研磨或球磨，即得所需产品。作为一种新型高效储氢材料，具备优良的放氢性能，加热至80oC即可缓慢释放氢气，至250oC之前可释放大于10wt.%的高纯氢气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢气存储技术及新材料合成领域，具体涉及一种高效的金属B-N-H体系储氢材料的制备方法。
技术介绍
氢能的规模化应用必须解决氢的制取、储运和应用三大相关技术。由于氢气存在易燃、易爆、易扩散，以及常温常压条件下的体积能量密度低(只有汽油的三千分之一)等问题，储氢技术已成为制约氢能发展的瓶颈。因此，发展高能量密度、高效率和安全的氢储运技术是必须解决的关键技术问题。储氢方法有高压气态储存、低温液态储存和固态储存等3 种。其中，高压气态储氢在技术上相对成熟，工业界制定了耐受70MPa压力、质量储氢密度为6%的预期目标，但高压气态储氢存在安全问题，且压缩过程的能耗较大。低温液态储氢的体积能量密度高，但液化过程所需的能耗约是储存氢气热值的50%，且自挥发问题难以避免；另外，这种方法的绝热系统技术复杂、成本高。固态储氢材料储氢是通过化学反应或物理吸附将氢气储存于固态材料中，其能量密度高且安全性好，被认为是最有发展前景的一种氢气储存方式。轻质金属的硼氢化合物，如硼氢化锂LiBH4由于储氢量大(18. 4wt. %)，近些年来成为储氢材料的研究热点。但是目前较高的放氢温度以及较慢的放氢动力制约了其大规模应用。氨气中本身的氢含量可达9. lwt.%，通过加入催化剂，氨气可在347°C之前就转化为氢气和氮气a 4]，所以氨气可被看作一种很有前途的氢气载体。目前许多关于金属氯化物吸氨的报道认为金属氯化物的氨络合物是一种可逆的，含氢量高的间接储氢材料 (Indirect hydrogen storage material) 。但文章中并没有给出直接将氯化物的氨络合物转化为氢气的方法，仅提出通过加热该络合物释放氨气，再进一步将氨气分解的想法。但是氨气催化分解也存在难以解决的问题，如温度较高以及催化剂中毒等，限制了其大规模的车上应用。B-N-H体系储氢材料由于储氢量大(NH3BH3* 19. 6wt. %等)以及较低的起始放氢温度，近些年来成为储氢材料的研究热点。其中，氨络合金属硼氢化物拥有优异的储氢性能，其放氢基于电正性的N-H与电负性的B-H这两个双氢键的结合。这里，我们将 LiBH4与ScCl3 · ZNH3混合制备得到一种新型高效的金属B-N-H体系储氢材料Lijc (BH4) y · ZNH3 (x=0, 1，2 y=3, 4，5 z=4, 5，6)，该物质在 250。C 释放 IOwt. % 的高纯氢气。参考文献Crabtree, G. ； Dresselhaus, M. ； Buchanan, Μ. Phys. Today2QQA, 57, 39-44.Zuttel, Α. ； Wenger, P. ； Rentsch, S. ； Sudan, P. ； Mauron, Ph. ；Emmenegger, Ch. J. Power Sources 2003，118, 1-7.Raro' g-Pilecka, W. ； Szmigiel, D. ； Kowalczyk, Ζ. ； Jodzis, S. ； Zielinski, J. J. Catal. 2003，218, 465 - 469;Li, X. -K. ； Ji, W. -J. ； Zhao, J. ； Wang, S. -J. ； Au, C. -Τ. J. Catal.2005,236, 181 - 189Dresselhaus, M. ； Crabtree, G. ； Buchanan, Μ. Basic Research Needs for the Hydrogen Economy； U. S. Department of Energy: Washington, DC, 2003Rasmus Z. Sorensen, Jens S. Hummelshoj, Asbj0rn Klerke, Jacob Birke Reves, Tejs Vegge, Jens K. N0rskov, nd Claus H. Christense. J Am Chem Soc. ,2008, 130 (27), 8660-8668Hamilton, C. ； Baker, R. ； Staubitz, A. ； Manners, I. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 279-293.Staubitz, A. ； Robertson, A. P. M. ； Manners, I. Chem. Rev. 2010，110, 4079-4124.Guo, Y. H. ； Yu, X. B. ； Sun, W. W. ； Sun, D. L. ； ^ Int. Ed. 2011，50, 1087-1091.Chu, H. L. ； ffu, G. Τ. ； Xiong, Ζ. Τ. ； Guo, J. P. mater. 2010，22, 6021-6028.Soloveichik, G. ； Her, J. ； Stephens, P. ； Gao Andrus, Μ. ； Zhao, J. Inorg. Chem. 2008，47, 4290-4298.Guo, Y. H. ； Xia, G. L. ； Zhu, Y. H. ； Gao, Commun. 2010, 46, 2599-2601。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种新型高容量的金属B-N-H体系储氢材料的制备方法，该物质可在250°C之前释放10 wt. %的高纯氢气。本专利技术提出的新型高容量金属B-N-H体系储氢材料的制备方法，所述B-N-H体系储氢材料的结构式为LiJc (BH4) y · ZNH3，其中χ为0，1或2，y为3，4或5，ζ为4，5或6，具体步骤如下将硼氢化锂分别与四氨合氯化钪、五氨合氯化钪、六氨合氯化钪以摩尔比为3:1、4:1、 5 1的比例混合，混合物在惰性气体中研磨或球磨，即得所需产品。本专利技术中，使用研磨法时，将两种反应混合研磨不少于1小时，使用球磨法时，球料重量比为30 :1，转速为500转/分钟，球磨时间为1-2小时。本专利技术中，LixSc(BH4)y· ZNH3 (x=0, 1，2 y=3, 4，5 z=4, 5，6)的主要放氢方法为将其加热，温度在80°C-250°C之间。本专利技术具有以下几个方面显著优点1)、使用LixSc(BH4)yUNH3 (x=0, 1,2 y=3, 4, 5 z=4，5，6)作为氢源材料，可于较低的加热温度下获得大量高纯氢气。2)、LiJc (BH4)y · ZNH3 (x=0, 1,2 y=3, 4, 5 z=4，5，6)制备工艺简单，易于实现。3)、成本适中。附图说明图 1 产物 Sc (BH4) 3 · 5NH3, Sc (BH4) 3 · 6NH3, LiSc (BH4) 4 · 6NH3 和 Li2Sc (BH4) 5 · 6NH3^ang, W. N. Angew. Chem. ；He, Τ. ； Chen, P. Chem. ,Y. ； Rijssenbeek, J.； L. ； Yu, X. B. Chem.的高分辨XRD图。图 2 产物 k (BH4) 3 · 4NH3, LiSc (BH4) 4 ·本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高容量金属Ｂ－Ｎ－Ｈ体系储氢材料的制备方法，其特征在于所述Ｂ－Ｎ－Ｈ体系储氢材料的结构式为ＬｉｘＳｃ（ＢＨ４）ｙ·ｚＮＨ３，其中ｘ为０，１或２，ｙ为３，４或５，ｚ为４，５或６，具体步骤如下：将硼氢化锂分别与四氨合氯化钪、五氨合氯化钪、六氨合氯化钪以摩尔比为３：１、４：１、５：１的比例混合，混合物在惰性气体中研磨或球磨，即得所需产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余学斌，唐子威，郭艳辉，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31