[发明专利]一种负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料及其制备方法

说明书

本发明属于镁基储氢材料领域，公开了一种负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料及其制备方法，负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料包括镁基储氢材料和负载在镁基储氢材料上的杂多酸，制备方法为：在惰性气氛中，将杂多酸溶液加入到镁基储氢材料中研磨，干燥，获得负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料。本发明以杂多酸作为催化剂，通过研磨将其负载在MgHsubgt;2/subgt;上，提高了MgHsubgt;2/subgt;的放氢动力学性能。制备的负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料在保持较高储氢容量的同时，放氢温度取得显著降低。

技术领域

本发明属于镁基储氢材料领域，具体涉及一种负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料及其制备方法。

背景技术

镁基氢化物具有高的理论容量(质量密度7.6wt％，体积密度110kg L^-1)和优异的循环稳定性。但是，Mg-H键的高热力学稳定性使得MgH₂的放氢温度达到了400℃以上，对应的脱氢反应焓为75kJ mol^-1。氢气分子在Mg表面解离困难，而且在Mg/MgH₂基体内部扩散动力学缓慢，导致镁基储氢材料活化困难，工作温度很高，限制了大规模商业化应用。

纳米化和加入催化剂可以有效地改善镁基储氢材料的动力学特性。纳米化的方法包括机械球磨法、物理/化学气相沉积法、热分解法、化学还原法以及电沉积法等。催化剂的加入能够促进氢气分子的解离和重组，常见的催化剂种类有过渡金属或过渡金属氧化物、过渡金属卤化物、过渡金属硫化物等。

杂多酸催化剂是一类含有氧桥的多核配位物的催化剂，同时也是一种具有较强酸性的无机含氧固体酸，由杂原子(如P、Si、Fe、Co等)和多原子(如Mo、W、V、Nb等)按一定的结构通过氧原子配位桥联组成，具有良好的氧化还原催化活性和电子存储及转移能力，而且对环境无污染，是非常有前途的绿色催化剂。近年来，杂多酸盐在锂硫电池、超级电容器、光/电催化等能源领域得到了广泛的应用，并表现出良好的光/电催化和析氢性能。然而，目前这一高效催化剂在镁基储氢领域的应用尚未有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料及其制备方法，通过加入杂多酸抑制镁基储氢材料颗粒在吸放氢过程中的长大，同时促进Mg-H键的断裂，从而降低放氢反应的活化能，改善镁基储氢材料放氢反应动力学，降低放氢温度。

为实现上述发明目的，采用的技术方案为：

一种负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料，负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料包括镁基储氢材料和负载在镁基储氢材料上的杂多酸。

进一步的，杂多酸的质量为镁基储氢材料的质量的3～13％。

进一步的，镁基储氢材料为亚微米级MgH₂。

进一步的，杂多酸为磷钨酸或磷钼酸。

一种负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料的制备方法，包括以下步骤：

在惰性气氛中，将杂多酸溶液加入到镁基储氢材料中研磨，干燥，获得负载杂多酸催化剂的镁基储氢材料。

进一步的，杂多酸的质量为镁基储氢材料的质量的3～13％。

进一步的，杂多酸为磷钨酸或磷钼酸。

进一步的，镁基储氢材料为亚微米级MgH₂。

进一步的，亚微米级MgH₂粉末通过以下过程制得：惰性气氛下，将镁基储氢材料和研磨球放入球磨罐内，加入分散剂后进行球磨，后经干燥得到亚微米级MgH₂粉末。

进一步的，镁基储氢材料和研磨球的质量比为1:25～1:75，研磨球直径为3～10mm。