[发明专利]一种管状TiO2的合成方法及其应用

说明书

技术领域

 本发明涉及LiBH₄储氢领域，特别一种管状TiO₂的合成方法及其应用。

背景技术

氢能作为洁净理想的二次能源，受到了世界各国的广泛关注，然而，氢的储存仍然是制约氢能商业化应用的关键技术。近年来，随着储氢材料领域的不断拓展，以硼氢化锂(LiBH₄)为典型代表的高储量配位金属氢化物日渐成为新兴的储氢材料研究热点。

纳米限域是将材料填充到纳米孔道里，利用材料和纳米孔道的相互作用促进反应的进行，为化学反应提供一个独特的微环境。近年来，纳米限域逐渐发展成为改善储氢材料热力学和动力学的新方法。

LiBH₄作为储氢材料，具有较高的氢含量，高达18.4%（质量分数），但是具有较高的热力学稳定性，吸放氢温度和压力过高，可逆性也较差。TiO₂能够催化LiBH₄放氢，改善其放氢反应的热力学和动力学性能，将TiO₂做成纳米颗粒堆积成的管状结构，不仅可以起到催化作用，另一方面堆积形成的纳米微孔还可以有限域的作用，使得LiBH₄的储放氢性能得到更大的改善。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种管状TiO₂的合成方法，并以此作为LiBH₄放氢的催化剂和限域载体应用，能够有效地降低LiBH₄的放氢温度，同时放氢量也有一定程度的提高。

本发明的技术方案：

一种管状TiO₂的合成方法，包括以下步骤：

1）将TiOSO₄溶于混合醇中，混合醇为乙醇和丙三醇的混合物，然后再加入乙醚并搅拌均匀后得到混合液； 

2）将上述混合液转移至高压反应釜中，在均相反应器中进行加热恒温反应，均相反应的温度为110 ℃，转速为10 r/min，反应时间为48 h，生成白色沉淀物；

3）将生成的白色沉淀物离心分离后，分别用无水乙醇洗涤三次、去离子水洗涤三次，最后再用无水乙醇洗涤一次；然后在真空度为-0.1MPa条件下干燥12 h；最后在温度为550 ℃和空气条件下煅烧6 h，即可制得管状TiO₂。

所述混合醇中乙醇和丙三醇的比例为2-1：1-2；混合溶液中乙醚和混合醇的比例为1:1-3。

一种所合成的管状TiO₂的应用，作为LiBH₄放氢的催化剂和限域载体，TiO₂-LiBH₄样品的制备包括如下步骤：

1）将制备得到的管状TiO₂放入三径瓶中，在真空度为-0.1MPa条件下静止3h；

2）在氩气氛围保护下，将LiBH₄溶于THF(四氢呋喃)溶剂中得到LiBH₄/THF溶液；

3）将LiBH₄/THF溶液注入含有管状TiO₂的三颈瓶中得到混合样品，在负压为-0.1MPa条件下搅拌12-48h；

4）在氩气保护下，将混合样品进行离心分离，并将得到的固体样品在-0.05MPa的负压及18-25℃温度下干燥72h，即得TiO₂-LiBH₄样品。

所述管状TiO₂与LiBH₄的质量比为10-1:1-10。

所述LiBH₄/THF溶液中LiBH4与THF的用量比为0.05gLiBH₄/1mlTHF。

本发明的优点是：成产工艺简单，反应条件易于控制，不需要模板剂及表面活性剂，所制备的管状TiO₂对LiBH₄的放氢性能有较大的改善。

【附图说明】

图1为混合醇的比例为2:1，均相反应48 h后得到TiO₂的SEM图。

图2为混合醇的比例为2:1，均相反应48 h，550°C高温煅烧前后TiO₂的XRD图。

图3为TiO2-LiBH₄ 放氢前后的IR图。