[发明专利]一种储氢材料用复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种储氢材料用复合催化剂及其制备方法。所述复合催化剂包括石墨烯和负载于所述石墨烯上的二氧化钛颗粒和三氧化二钪颗粒；在所述复合催化剂中，所述石墨烯的质量百分比为30％～80％，所述二氧化钛的质量百分比为10％～35％，所述三氧化二钪的质量百分比为10％～35％。所述储氢材料用复合催化剂的制备方法，包括：将石墨烯、钛源加入到有机溶剂中，进行搅拌，得到A溶液；将钪源加入到有机溶剂中，然后加入水，之后加入酸对PH进行调节，进行搅拌得到B溶液；对所述B溶液进行搅拌，同时将所述A溶液滴加到所述B溶液中至形成溶胶；将所述凝胶进行干燥，之后研磨成粉末；将所述粉末进行煅烧处理，即得。

技术领域

本发明属于储氢材料技术领域，具体涉及一种储氢材料用新型氧化物复合催化剂及其制备方法。

背景技术

催化剂在提高金属氢化物的吸放氢速率方面起着重要作用，它能快速有效地促进氢分子的分解。高效的催化剂，即使只添加微量也能极大地提高材料的吸放氢性能。找到一种较为合适的催化剂来提高材料的储氢性能，是研究的热点。

常用的催化剂有过渡金属，过渡金属氧化物，碳材料和卤化物等。近年来的研究发现，过渡金属等催化剂对镁基储氢材料的吸放氢性能改善有良好的效果。催化效果有几种不同机制，如提高氢的分解速度，加速氢扩散或镁的表面修饰。研究表明，将氧化物应用于储氢材料中能够有效提高其储氢性能，可有效提高材料的放氢容量及速率，所以氧化物催化剂是一种提高镁基储氢合金吸放氢性能非常理想的催化剂。其中文献(Enhancedhydrogen storage properties of MgH₂ catalyzed with carbon-supportednanocrystalline TiO₂，Journal of Power Sources,398,183-192)碳载TiO₂催化剂并通过球磨法引入到MgH₂中，在140℃，10min内吸收6.6wt％的氢，能够有效提供材料的储氢性能。三氧化二钪尚未有文献报道用于作为储氢材料催化剂。石墨烯作为一种新发现的纳米碳材料，是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，集优异的力学、热学、电学和磁学性能于一身。石墨烯最大的特性之一是电子在其中的运动速度达到光速的1/300，远远超过电子在其他导体中的运动速度，又比碳纳米管和硅晶体高。石墨烯结构非常稳定，电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。球磨等机械作用很难破坏石墨烯的结构。因此，为了保证金属氧化物颗粒的稳定性，将金属氧化物颗粒负载在具有高比表面的石墨烯，利用氧化物和石墨烯之间的相互作用和空间限制，使粒子间相互隔开以阻止它们的迁移和聚集，使其在量很少的情况下发挥最高的活性。因此，急需开发一种在石墨烯上负载多种氧化物的复合材料的制备方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的之一在于提供一种储氢材料用复合催化剂，该催化剂具有良好的催化性能，可以应用于催化剂、储氢材料、电池材料及超级电容器等领域。

本发明的目的之二在于提供一种储氢材料用复合催化剂的制备方法，该方法可以有效控制产品的形貌和粒径，工艺简单，且所得产物纯度高、金属粒子的分散性好、尺寸粒径均匀且具有良好的催化性能。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种储氢材料用复合催化剂，所述复合催化剂包括石墨烯和负载于所述石墨烯上的二氧化钛颗粒和三氧化二钪颗粒；在所述复合催化剂中，所述石墨烯的质量百分比为30％～80％，所述二氧化钛的质量百分比为10％～35％，所述三氧化二钪的质量百分比为10％～35％。若石墨烯含量过高会导致催化效果降低；石墨烯含量过低则不能起到很好的负载催化剂的作用，会导致钪钛氧化物的团聚、颗粒长大。