[发明专利]一种纳米氢化镁的原位制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米氢化镁的原位制备方法，该方法包括在惰性气氛保护下，将氯化镁和氢化锂放置于有机溶剂中，搅拌，得到混合物的有机悬浊液；对所述有机悬浊液进行超声处理，促进混合物发生化学反应，反应结束后，过滤；对固体反应产物进行清洗、离心和干燥，脱除残留有机物，得到纳米氢化镁。本发明以超声波在液体介质中产生的空化效应提供的能量促进氯化镁和氢化锂之间的化学反应，由于空化效应能够在极小的范围内瞬间提供大量的能量，相比传统的加热和机械力供能，所制备的产物颗粒不易长大，同时利用超声波的破碎作用抑制纳米颗粒团聚，避免了添加各类载体材料抑制颗粒长大所导致的副作用，从而获得纳米级的氢化镁，提高了产物的有效储氢容量。

技术领域

本发明涉及储氢材料和纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米氢化镁的原位制备方法。

背景技术

能源危机的加剧和地球环境的恶化，促使人类加快可再生清洁能源的开发。氢能以其丰富的储量和清洁无污染的特点得到了人们的关注。目前，制约氢经济的瓶颈主要是氢气的储运，而开发基于化学储氢的固体储氢材料被誉为是解决车载储氢问题的最有效途径。

MgH₂是一种典型的轻金属氢化物储氢材料，其理论储氢容量高达7.6wt％，且可逆性好，受到了研究者的广泛的关注。但MgH₂的热力学稳定性较高，起始放氢温度高达300℃，放氢速率缓慢，不利于车载储氢的应用，因此，降低MgH₂的吸放氢温度一直是该领域研究的重点。

目前，针对MgH₂储氢材料的改性研究主要集中在：(1)催化掺杂，(2)成分调变，和(3)纳米化，这三个方面。

催化剂掺杂是目前研究最多的改性手段，该方法可以在确保一定储氢容量的基础上显著改善MgH₂的吸放氢动力学性能。基于催化改性的方法，人们陆续发现Ti-、Zr-、V-、Nb-、Ni-和Co-基催化剂对MgH₂的脱/加氢动力学性能有明显的改善作用。但MgH₂的热力学较为稳定，起始放氢温度仍然较高，而且现有的催化剂主要是基于过渡金属氧化物和卤化物的催化剂，在加热过程中容易与MgH₂反应产生副产物MgCl₂和MgO等，造成储氢容量的损失。

相比于添加催化剂，纳米化有望同时调变MgH₂的热力学性能和动力学性能，使MgH₂的起始放氢温度显著下降，放氢速率提升，但现有的MgH₂纳米化技术大都基于高比表面材料负载MgH₂纳米颗粒。为了避免纳米MgH₂在制备中发生颗粒长大或团聚需要引入大量的碳、介孔硅等载体材料对纳米产物进行分散，会显著降低材料的储氢容量，不利于实际应用。

因此，制备颗粒尺寸小，催化活性高的金属单质催化剂，同时开发无需载体的纳米MgH₂制备技术，并将催化掺杂与纳米化技术结合，开发无载体纳米氢化镁原位催化技术是当前进一步改善MgH₂基储氢材料最为可行的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化剂掺杂纳米氢化镁的原位制备方法，该方法以反应[MgCl₂-2LiH→MgH₂+2LiCl]为基础，利用超声波在液体介质中引发的空化效应，在极小范围内快速提供能量，从而促进反应进行；同时，利用超声波的分散效应控制产物的颗粒尺寸，避免颗粒团聚，能有效实现氢化镁的纳米化制备，在制备过程中加入适当的催化剂前驱体，可实现原位催化掺杂，制备方法简便，无需载体，所得催化剂掺杂的氢化镁储氢材料，具有有效储氢容量高，吸放氢温度低，吸放氢速率快的优点。

具体技术方案如下：

一种纳米氢化镁的原位制备方法，包括以下步骤：