[发明专利]一种Li－B－N－H氢源材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氢源材料，尤其是一种新型Li-B-N-H氢源材料及其制备方法。

背景技术

随着石油、天然气等不可再生能源的消耗，以及原油价格的不断上涨，人们对于高效清洁能源的需求日益增加。氢能作为一种清洁环保的新能源，其众多优异的特性引起了人们广泛的关注。尤其是近几年车载燃料电池汽车工业的发展，愈发推动了对新型高容量氢源材料的研究。

近年来，轻金属氮氢化物储氢材料的发现开创了新型高容量储氢材料的一个崭新领域[P.Chen，Z.T.Xiong，J.Z.Luo，J.Y.Lin，K.L.Tan，Nature，2002，420：302.]。在Li-N-H体系的基础上，相继开发出了Li-Mg-N-H、Li-Al-N-H和Li-B-N-H体系[Z.T.Xiong，G.T.Wu，J.J.Hu，P.Chen，Advanced Materials，2004，16：1522；W.F.Luo，Journal of Alloys and Compounds，2004，381：284.Z.T.Xiong，G.T.Wu，J.J.Hu，Y.F.Liu，P.Chen，W.F.Luo，J.Wang，Advanced Functional Materials，2007，17：1137；F.E.Pinkerton，G.P.Meisner，M.S.Meyer，M.P.Balogh，M.D.Kunder，Journal of Physical Chemistry B，2005，109：6]，其中Li-B-N-H体系材料的储氢量高达10wt％以上，可以作为一种高效氢源材料，从而引起了人们的广泛关注。但目前所开发的Li-B-N-H材料放氢工作温度普遍较高、动力学性能较差，严重影响了其实际应用。因此，开发低放氢工作温度、高放氢速率的Li-B-N-H材料及其制备方法对于这种高效氢源材料的实用化进程具有重要的推动作用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种Li-B-N-H氢源材料及其制备方法。

Li-B-N-H氢源材料是包含有Co的氧化物的Li_xBN_yH_z，其中2≤x≤4，1≤y≤3，6≤z≤10，所述的Co的氧化物为CoO、Co₂O₃或Co₃O₄。

所述的Li_xBN_yH_z和Co的氧化物的摩尔比为1∶0.05～0.5。

Li-B-N-H氢源材料的制备方法是在隔绝空气的条件下，将LiBH₄、LiNH₂与Co的氧化物的混合物装入放有磨球的不锈钢罐中；采用机械球磨的方式，使LiBH₄、LiNH₂与Co的氧化物均匀混合，磨球和样品的重量比为30-100∶1，转速为100-550rpm，在真空或惰性气氛下进行。

所述的真空为10^-1～10^-3Pa，所述的惰性气氛为氮气氛、氩气氛或氦气氛。

Li-B-N-H氢源材料的制备方法是在隔绝空气的条件下，将LiBH₄、LiH与Co的氧化物的混合物装入放有磨球的不锈钢罐中；采用机械球磨的方式，使LiBH₄、LiH与Co的氧化物均匀混合，磨球和样品的重量比为30-100∶1，转速为100-550rpm，在氨气氛下进行。

所述的机械球磨采用行星式球磨机或振动式球磨机。

本发明的Li-B-N-H氢源材料，储氢量在7wt％以上，放氢工作温度低，起始放氢温度在80℃左右，放氢速度明显加快，是一种性能优良的氢源材料，而且本发明材料的制备过程操作简单，易于控制。

附图说明

图1是LiBH₄-LiNH₂-15mol％CoO样品的随温放氢曲线；

图2是LiBH₄-2LiNH₂-20mol％Co₂O₃样品的放氢曲线；

图3是LiBH₄-3LiNH₂-25mol％Co₃O₄样品在150℃时的放氢动力曲线；