[发明专利]分子筛储氢复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于无机多孔材料技术领域，具体涉及一种分子筛储氢复合材料及其制备方法。所述的分子筛储氢复合材料，由氢化镁和分子筛复合而成，所述氢化镁和分子筛材料的重量比为20‑1.25:1。所述的分子筛为A型、X型、Y型、MCM、SBA或MFI分子筛中的一种或多种，本发明将氢化镁与分子筛复合，使得氢化镁的储氢性能与分子筛的优良孔道以及高表面积等性能结合，使得储氢材料在氢吸附和脱附动力学方面具有良好特性。同时采用的分子筛材料不仅具有分散的性能，还能够与氢化镁结合提高其交换能力，进一步提升储氢材料的储氢容量。

技术领域

本发明属于无机多孔材料技术领域，具体涉及一种分子筛储氢复合材料及其制备方法。

背景技术

在许多工业领域中都要使用到氢，尤其是作为燃料，或作为试剂而使用。在这一框架内，考虑到气态氢气的体积及其爆炸性，希望能将氢气以较小体积的形式储存在安全的容器中。

一种可行的方法是将氢气以金属氢化物的形式进行储存。该情况中，使需要储存的氢气与金属或金属合金在这样的压力和温度条件下进行接触：能使晶格中的原子形式的氢发生结合。为了回收由此而储存的氢，采用了有利于逆反应进行的较低的压力和/或较高的温度的条件。可以测定“可逆储存能力”，并以相应于该储存材料被填充后可以释放出氢气的最大量的质量百分数方式进行表达。氢化镁是特别有利的氢化物选择。它的储存氢能力高(15.2wt％)，且具有可与液氢相匹敌的体积密度。除此以外，氢化镁物产丰富、价格低廉而且还是完全可循环使用的。而且氢化镁比传统的氢化物(如LaNi₅、TiFe等)具有更高的稳定性，后者在循环储氢过程会逐渐发生分解从而降低储存能力。

镁基金属贮氢材料由于其贮氢量大，重量轻，价格便宜，资源丰富，一直被认为是理想的贮氢材料。但镁及其合金作为也存在三个缺点：1、吸、放氢速度较慢，反应动力学性能差；2、氢化物较稳定，放氢需要较高的温度；3、镁及其合金的表面容易形成一层致密的氧化膜。以上这些缺点严重阻碍了镁基金属贮氢材料的实用化进程。

为此，各国科学家针对上述缺点，围绕镁基贮氢材料的纳米化及复合制备等进行研究，在保持贮氢量大，放氢温度低的情况下取得了可喜的进展。

由于常规制备方法，很难将镁基贮氢材料的粒径进一步缩小，因此开发真正具有纳米材料物理效应的镁基材料是提高贮氢性能的关键。

分子筛材料如MCM-41、SBA-15系列，因其孔径能在1.5nm到30nm范围内连续可调，孔道有序排列和极高的比表面积等优异的性能，已引起了国际上化学、材料、物理等学科研究者的极大兴趣并进行了广泛的探索。在此基础上延伸的含分子筛复合材料作为另一种新型材料，也已成为工业催化领域以及凝聚态物理和材料学科领域的一个新的学科前沿。介孔复合材料是含有有序介孔的纳米粒子固体，有良好的分散性，粒子之间的耦合作用较弱，粒子与介孔固体壁的界面有耦合效应等，使其呈现若干新的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种分子筛储氢材料，通过负载和氢气还原及扩散方法将氢化镁与分子筛复合，将氢化镁的良好储氢性能与分子筛的优良的孔道及高比表面积等性能结合，使得储氢材料在氢吸附和脱附动力学方面具有良好特性；同时本发明还提供其制备方法，简单易操作，科学合理，适于工业化生产。

本发明所述的分子筛储氢复合材料，由氢化镁和分子筛复合而成，所述氢化镁和分子筛材料的重量比为20-1.25:1。

所述的分子筛为A型、X型、Y型、MCM、SBA或MFI分子筛中的一种或多种，该材料不仅具有较小的孔隙率，还具有离子交换能力，可提高储氢材料的储氢容量。

所述的分子筛的粒径为1.5-15μm。

本发明所述的分子筛储氢复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将分子筛在马弗炉中真空条件下300-400℃处理12小时以上，冷却至室温；