[发明专利]一种膨胀石墨/LiBH4复合储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氢材料改性技术领域，具体地说是使用多孔膨胀石墨负载LiBH₄制备复合储氢材料，使其具有良好的储氢性能。

背景技术

社会经济的高速发展，人类对能源的需求不断增加，传统化石能源短缺和严重的环境问题，使人类认识到寻找可再生的洁净能源是当今社会急需解决的问题。氢气能够从水中制取，燃烧产物也为水，并且还具有质量能量密度高的特性，是一种理想的可再生洁净能源。然而，氢气的存储和运输极大地限制了氢气作为能源的推广应用。目前，常用的储氢方式为高压气态储氢、液态储氢和固态储氢。固态储氢具有能量密度高、安全等特点，被认为是非常有前景的储氢方式。硼氢化锂（LiBH₄）作为一种固态储氢材料，具有较高的质量储氢密度（18.4 wt%），但放氢温度高、放氢速度慢、循环性能差，严重阻碍其作为储氢材料的推广应用。为了提高LiBH₄的储氢性能，通过使用部分阴/阳离子替换、催化掺杂和纳米限域等方法有效的提高了LiBH₄的储氢性能。为了进一步降低LiBH₄的吸放氢温度和提高整个系统的放氢量，使用纳米限域和催化的协同作用来改善LiBH4储氢性能的方法受到了关注。

专利CN102718183A “LiBH4/RGO 高储氢量复合储氢材料及其制备”公开了在惰性气体保护气氛下采用熔体渗透法或高速球磨法将LiBH4均匀分散在化学氧化还原法制备的RGO的孔道中，提高了LiBH₄的储氢性能。目前，LiBH₄体系材料的储氢性能还没达到性能要求，因此寻找合适的载体进一步提高LiBH₄的储氢性能。碳材料具有质量轻、稳定性好等特点，因此使用碳材料作为负载LiBH₄的载体是比较理想的选择。膨胀石墨具有比表面积大、孔径分布广的特点，同时制备简单，具有较好的吸附能力，所以是一种比较合适的载体材料。

发明内容

本发明的目的是针对现有LiBH₄放氢温度高，脱氢后分散性不好等缺点，通过使用多孔膨胀石墨负载LiBH₄制备复合储氢材料，将LiBH₄均匀分散在膨胀石墨的网状结构中，脱气后仍具有较好分散性，并具有良好的储氢性能。

本发明使用马弗炉制备多孔膨胀石墨，采用浸渍的方法在膨胀石墨中负载LiBH₄，获得负载LiBH₄的膨胀石墨复合储氢材料，并研究膨胀石墨对LiBH₄储氢性能的影响。

实现本发明目的的技术方案是：

一种膨胀石墨/LiBH₄复合储氢材料，包括膨胀石墨材料和LiBH₄材料，膨胀石墨材料为片层状结构交错成的网状结构存在介孔，LiBH₄均匀分散在膨胀石墨网状结构中，

其中，膨胀石墨具有2～12 nm的孔径、比表面积≥40.005 m²/g。

所述的储氢材料通式为 (100-x)膨胀石墨+xLiBH₄，x的质量百分数为46.9～67.0 wt%，对氢气具有良好的储存性能。

所述的复合储氢材料初始脱氢温度小于120℃，真空360℃下放氢量为4.2～8.8 wt%。

所述膨胀石墨/LiBH₄复合储氢材料的制备，是在惰性气体保护和无水无氧环境下通过溶液浸渍的方法制得的。

所述膨胀石墨/LiBH₄复合储氢材料的制备，包括如下步骤：

1）将可膨胀石墨置于烘箱中干燥；

2）把干燥后的可膨胀石墨均匀铺撒在刚玉坩埚底部，把坩埚放入马弗炉煅烧，制得膨胀石墨；

3）将制得的膨胀石墨放入烧瓶，在惰性气体环境下往膨胀石墨中滴入LiBH₄的四氢呋喃溶液，超声振荡、抽真空干燥，得到复合物固体；

4）复合物固体在物理吸附仪上脱气，得到膨胀石墨/LiBH₄复合储氢材料。

步骤1）所述烘箱干燥温度为100～120 ℃；干燥时间在12 h以上。

步骤2）所述坩埚为Al₂O₃坩埚；铺撒厚度不大于1mm；马弗炉温度900 ℃；操作时间为40 s。