[发明专利]一种LiBH4-Fe2O3-TiF3复合储氢材料及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种储氢材料改性技术领域，特别是利用中孔Fe₂O₃和TiF₃共掺杂改善LiBH₄可逆吸放氢性能的储氢材料及其制备方法。

背景技术

随着化石燃料的不断减少，人们不得不寻找新的可再生能源。氢因其洁净和高效被认为是21世纪的理想能源(文献:[1]Chen J.,Zhu M..Mater.China(中国材料进展)[J],2009,28(5):2-10)。为了实现氢气作为能源载体的应用，必须解决氢的廉价制取、安全高效储运以及大规模应用这三个问题，而氢能的储存是其中的关键，它已经成为氢能利用走向实用化和规模化的瓶颈(文献:[2]Hart D.(Hart,David),Anghel A.T.(Anghel,Alexandra T.),Huijsmans J.(Huijsmans,Joep),Vuille F.(Vuille,Francois).J.Power Sources[J],2009,193(1):298-307)。氢气的存储方式主要有3种，即高压气态储氢、低温液态储氢和材料基固态储氢。其中，固态储氢材料储氢被认为是最有发展前景的一种氢气储存方式。近年来，关于储氢材料的研究层出不穷，理论研究主要集中在合金、金属氢化物、、配位氢化物物、碳纳米管、金属有机骨架及一些新型储氢材料等。其中，金属氢化物储氢材料主要有稀土系、Laves相系、镁系和钛系等；配位氢化物是由碱金属(如Li、Na、K)或碱土金属(如Mg、Ca)与第ⅢA元素(如B、Al)或非金属元素(如N)形成的；多孔吸附材料主要为物理吸附储氢，如碳纳米管、BN纳米管、硫化物纳米管、金属有机骨架材料(MOF)和活性炭等。然而，传统的金属氢化物因密度大而限制了它们的实际应用。为了克服这一缺点，许多由轻元素组成的配位氢化物或复杂氢化物被广泛研究，铝氢化物体系、硼氢化物体系和氨基-亚氨基体系等。

配位氢化物通常由碱金属（Li、Na、K）或碱土金属（Mg、Ca）与第三主族元素（B、Al）结合而成，该类材料储氢容量高，但通常单一的材料放氢温度高，且可逆条件苛刻。

硼氢化锂（LiBH₄）作为新一代轻金属氢化物的代表，其储氢容量高达18.3wt%，是未来作为燃料电池氢源的理想材料之一。但是，单一的LiBH₄初始放氢温度高达400℃，其可逆条件也高至600℃和35MPa氢压(文献:[3]Orima S.,Nakamori Y.,Kitahara G.,Miwa K.,Ohba N.,Towata S.,Zuttel J.A..J.Alloy Compd.[J],2005,(404-406):427-430)，从而限制了它的实际应用。Yu等(文献:[4]Yu X.B.,Wu Z.,Chen Q.R.,Li Z.L.,Weng B.C.,Huang T.S..Appl.Phys.Lett.[J],2007,90(3):(034106-1)-(034106-3))研究表明，Fe₂O₃能与LiBH₄发生氧化还原反应进而有效降低LiBH₄的放氢温度。此外，Wang等(文献:[5]Wang P.J.,Ma L.P.,Fang Z.Z.,Kang X.D.,Wang P..Energy&Environ.Sci.[J],2009,2(1):120-123)研究表明，在2LiH-MgB₂体系中掺杂一定量的TiF₃可以使得体系后两步的放氢峰温分别降低了56℃和106℃，且第二步的放氢量也有所提高。但是，至今未见有关于Fe₂O₃和TiF₃共掺杂LiBH₄的相关报道。

发明内容

本发明专利的目的在于解决LiBH₄上述放氢温度过高及可逆条件过于苛刻的问题，提高LiBH₄的储放氢性能，本发明提供了一种中孔Fe₂O₃和TiF₃共掺杂LiBH₄改善LiBH₄可逆吸放氢性能的储氢材料及其制备方法。

本发明涉及一种Li-Fe-Ti复合储氢材料的制备方法，其具体操作步骤如下：

a.称取原料；

所述原料的成分和质量百分含量为：