[发明专利]一种钛酸镍掺杂氢化铝锂储氢材料及其制备方法

说明书

本发明公开了钛酸镍掺杂氢化铝锂储氢材料，由氢化铝锂和钛酸镍NiTiO₃混合机械球磨制得,所述钛酸镍NiTiO₃由氯化镍和钛酸丁酯在乙二醇中反应生成的沉淀煅烧后制得，所述钛酸镍NiTiO₃为长1‑4μm、宽0.5‑2μm大小的棒状形貌，钛酸镍NiTiO₃的添加量占总质量的2‑8wt%。其制备方法包括：1）棒状钛酸镍制备；2）钛酸镍掺杂氢化铝锂储氢材料的制备。作为储氢领域的应用，催化剂掺杂量为2wt%时，体系放氢温度降至95℃，放氢量达到7.0wt%；当催化剂掺杂量为6wt%时，体系放氢温度降至73℃，放氢量达到7.2wt%。本发明具有以下优点：1、有效地改善氢化铝锂的放氢性能，添加少量催化剂后储氢材料还具有高的放氢量；2、具有成本低廉、制备工艺简单、反应可控等优点。

技术领域

本发明涉及新能源材料的储氢材料的技术领域，具体涉及一种钛酸镍(NiTiO₃)掺杂氢化铝锂储氢材料及其制备方法。

背景技术

石油、煤炭等传统化石能源随着人类的不断取用而日渐枯竭，由此引发的能源危机制约着人类社会的发展，寻找绿色高效可再生的新能源替代化石能源已成为全人类的共识，并且取得了大量的研究成果。氢能具有原料来源丰富、能量密度高、产物环境友好、可再生等优点成为目前最有潜力的替代能源之一。目前氢能的开发利用主要面临着生产，存储，运输三大关键问题。其中，如何将氢能安全高效作为车载能量存储载体是目前最具挑战性和商业价值的研究课题。传统的高压液态和气态储氢效率低，生产耗能高，使用安全性低，制约着车载储氢商业化使用，固态储氢技术作为一种安全、高效的储氢方式，具有极大的研究潜力，是未来最有可能被大规模使用的一种储氢方式。

氢化铝锂（LiAlH₄）具有较高的储氢容量（10.6 wt%）,被认为是最具潜力的固态储氢材料之一，但放氢温度过高、放氢动力学缓慢和可逆性差等特点制约着其作为车载能量存储载体的使用。

近年来，研究者通过掺杂改性、纳米化、复合体系构建和限域等方式改善LiAlH₄的储氢性能，即降低放氢温度、提高放氢动力学和可逆性。其中研究较多的是掺杂改性，即加入碳基材料和各种过渡金属化合物（氧化物、氯化物和氮化物等）。已报道的如MWCNT、TiO₂、NiCl₂、Nb₂O₅和TiN等能有效地降低LiAlH₄的起始放氢温度。

上述掺杂物中，TiO₂对LiAlH₄的起始放氢温度改善效果最佳。Rangsunvigit等用10wt%TiO₂掺杂催化LiAlH₄，体系的起始放氢温度降至95 ℃，最终放氢量达7.0 wt%[Rangsunvigit P, Purasaka P, Chaisuwan T, et al. Effects of carbon-basedmaterials and catalysts on the hydrogen desorption/absorption of LiAlH₄[J].Chemistry Letters, 2012, 41(10): 1368-1370.]。然而TiO₂掺杂催化LiAlH₄的起始放氢温度还高于美国能源部规定的车载储氢系统最高工作温度85 ℃，有待进一步改善。