[发明专利]一种含钛物质催化改性镁基储氢材料及其制备方法与应用

说明书

本申请公开了一种含钛物质催化改性镁基储氢材料及其制备方法与应用，所述含钛物质催化改性镁基储氢材料通过用含钛物质或经过还原处理的含钛物质催化改性镁基储氢材料所得到；所述含钛物质选自TiOsubgt;2/subgt;、钛酸盐中的至少一种；所述还原处理方法为含钛物质在还原性气氛下处理或含钛物质与还原性物质组成混合物；所述镁基储氢材料选自镁单质、氢化镁、镁合金氢化物、镁合金中的至少一种。所述含钛物质催化改性镁基储氢材料具有较好的吸脱氢性能，吸放氢温度相较于原始镁基储氢材料得到显著降低，且无须活化，具有良好的循环稳定性和高质量储氢容量，具有很好的实际应用价值。

技术领域

本申请涉及一种含钛物质催化改性镁基储氢材料及其制备方法与应用，属于储氢材料技术领域。

背景技术

随着化石能源的日渐枯竭以及人类环保意识的加强，开发新能源已成为全世界共同关注的问题。氢能是一种储量丰富、清洁无污染、能量密度高、利用形式多样的新能源。氢能的大规模应用将对人类社会产生重大影响，然而氢气的高效、安全存储一直是制约氢能经济发展的瓶颈技术问题之一。

储氢材料自19世纪60年代提出以来一直是能源领域的研究热点，镁基储氢材料(MgH₂)之所以受到全世界的瞩目，是因为镁(Mg)的许多重要特性。Mg是一种储量十分丰富的元素(地球中Mg的含量约为2.5wt.％)，它具有高的质量储氢密度(7.6wt.％)、体积储氢密度(110kg/m³)以及低廉的原料价格等优点。MgH₂被公认为是最具应用前景的储氢材料之一，但是其吸放氢热力学及动力学性能较差(一般要求纯氢化镁的吸脱氢操作温度要高于350℃)，严重阻碍了它的实际应用。

添加催化剂是改善Mg/MgH₂体系吸脱氢性能的有效途径，少量催化剂的掺杂，既可以保持较高的储氢量，又能有效的改善其储氢性能。Dehouche(Z.Dehouche et al.J AlloyCompd.2002,347,319-323)、Barkhordarian(G.Barkhordarian et al.J AlloyCompd.2004,364,242-246)等人分别采用高能球磨法在MgH₂体系中掺杂了过渡金属氧化物Cr₂O₃和Nb₂O₅，将体系吸脱氢温度分别降至300℃和250℃，并表现出良好的循环稳定性。Ismail等人(M.S.Yahya,M.Ismail.Journal of Energy Chemistry 28(2019)46–53)向MgH₂中添加10wt％的SrTiO₃，将材料的起始脱氢温度降至275℃，并降低了体系的表面活化能，改善了体系的吸脱氢性能。

现有报道的催化剂体系对MgH₂的储氢性能有不同程度的改善，但普遍存在脱氢反应温度过高的问题，阻碍了其进一步推广，开发新型高效的镁基储氢材料催化剂具有重要的经济和实用意义。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种含钛物质催化改性镁基储氢材料，所述含钛物质催化改性镁基储氢材料具有较低的吸脱氢温度，并且保持了较快的吸放氢速度、较好的循环稳定性和较高的储氢容量，具有很好的实际应用价值。

一种含钛物质催化改性镁基储氢材料，所述含钛物质催化改性镁基储氢材料通过用含钛物质或经过还原处理的含钛物质催化改性镁基储氢材料所得到；

所述含钛物质选自TiO₂、钛酸盐中的至少一种；

所述钛酸盐选自具有式I所示化学式的化合物、具有式I所示化学式的化合物中部分M¹元素被元素M²取代形成的化合物中的至少一种；

M¹_nTiO₃式I；