[发明专利]一种氢化镁/金属酞菁储氢复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氢化镁/金属酞菁储氢复合材料及其制备方法。该储氢复合材料以金属酞菁化合物MePc作为添加剂，并将其与氢化镁MgH₂通过高能球磨复合而成。所述金属酞菁化合物为酞菁铁FePc、酞菁钴CoPc、酞菁镍NiPc等中的一种或两种以上。其制备方法主要是：将金属酞菁MePc与氢化镁MgH₂按质量比10:100～20:100的比例混合，采用高能球磨法在惰性气体保护或氢气气氛条件下对混合物进行球磨，球磨机转速为800～1000r/min，球料比为30:1～50:1，球磨时间为2～4h，每球磨0.5～1h，球磨机停歇15～30min。本发明所获得的氢化镁/金属酞菁储氢复合材料利用了金属酞菁化合物MePc独特的高催化活性，大幅度降低了氢化镁MgH₂的初始释氢温度，且其制备工艺与设备简单，能耗少，成本低，具有理想的应用前景。

技术领域

本发明涉及储氢材料领域，具体涉及一种氢化镁/金属酞菁储氢复合材料及其制备方法。

背景技术

氢能，因其储量丰富，含能密度高，燃烧产物清洁无污染，可循换再生等优点而被公认为是一种最为理想的绿色二次新能源。安全高效的开发利用氢能源对解决当今世界面临的能源短缺、环境污染等问题具有重要意义。

氢能的开发与应用主要涵盖三大关键阶段：氢的制取、氢的储存、氢的应用。随着相关技术的迅速进步与革新，制氢与用氢领域均已实现了一系列的重大突破。然而，储氢技术的发展则一直面临着重重阻碍。金属氢化物储氢，特别是氢化镁(MgH₂)储氢因具有高储氢密度(7.6wt％)、价廉、资源丰富、可靠性高等优点，被认为是极具发展潜力的储氢材料之一。然而，其实际应用仍面临一些瓶颈，主要表现在：释氢温度偏高；释氢速率缓慢。为改善MgH₂的释氢性能，国内外学者开展了大量的改性研究并取得了阶段性进展。

添加催化剂是改善MgH₂释氢性能的有效手段之一。目前研究的较多的催化剂为过渡金属或过渡金属化合物。大量研究结果表明，过渡金属或过渡金属化合物掺杂能够有效优化储氢体系的释氢热力学和动力学性能。尽管经过不懈努力，MgH₂的释氢性能提升显著，但体系的储氢容量和释氢温度仍然无法满足实际使用的需求。因此，寻找一种催化性能更加优良的催化剂成为了改善MgH₂释氢性能的关键。

金属酞菁化合物(MePc)是一类金属配位化合物，凭借自身的环形状共轭π电子体系与一些金属离子通过键合作用而形成环状结构得以稳定存在。经研究表明，金属酞菁MePc中心的金属-N₄(MeN₄)结构可发挥出优异的活化氧能力。凭借其独特的高催化活性，MePc已成为众多领域里的重要催化剂。此类物质进行催化作用时，体现出一系列优良特点：(1)独特的π电子结构能够使金属元素稳定存在于其结构的环中心；(2)用量少，节约成本；(3)能够催化多种类型反应；(4)同时MePc可通过控制金属取代原子或取代基可同时具备电子受体与电子给体两方面能力等等。因此，引入金属酞菁类化合物MePc不乏是一种改善MgH₂释氢性能的有效方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢化镁/金属酞菁储氢复合材料及其制备方法。本发明主要是将氢化镁MgH₂与金属酞菁MePc进行高能球磨，从而得到一种新的具有优良释氢性能的氢化镁/金属酞菁储氢复合材料。

本发明的技术方案如下：

本发明的氢化镁/金属酞菁储氢复合材料以质量分数为10wt％～20wt％的金属酞菁MePc作为添加剂，将其与氢化镁MgH₂通过高能球磨复合而成。

所述的金属酞菁MePc为酞菁铁FePc、酞菁钴CoPc、酞菁镍NiPc等中的一种或两种以上；其化学组成可表示为MgH₂/xwt％MePc(其中，x＝10～20)。

所述的氢化镁/金属酞菁储氢复合材料的制备方法，包括以下步骤：