[发明专利]沸石-合金复合贮氢材料及制备

说明书

本发明是沸石-合金复合贮氢材料及制备，它涉及冶金、无机合成、物理化学和有机化学领域，是一种复合贮氢材料。

近年来，传统燃料如石油、煤炭消耗量的迅速增长引起对未来能源的需求，促使许多国家开展了大规模的新能源探索工作，其中氢作为最简单、完全无污染燃料，受到广泛重视。但是，气态氢是能量密度低的燃料，且不便于贮存和运输，如果能提高氢的能量密度，解决贮存和运输问题，氢将是一种理想的二次能源。

合金贮氢材料是六十年代末兴起的一种功能材料，它的出现很好地解决这一问题。它有较常规氢气贮存方法独具的优点（如不需要低温、高压;可循环使用，爆炸和燃烧的危险小等），因此，它作为贮氢材料受到极大重视。

可是，这些合金贮氢材料还有以下限制其大规模应用的缺陷，（1）在吸放循环使用中，合金的粉化，严重影响其吸放性能，（2）它们都是由价格贵的金属组成，使得大规模应用受到限制，（3）合金贮氢材料重量大，不便于运输和使用。

众所周知，沸石具有均匀甚细的孔径，依据沸石品种不同孔径可在2～10A范围内变化，这样可选择性地吸放气体。美国化学会志报道了用A型沸石改性成C₈A型沸石进行贮氢，经600atm和200℃处理，其贮氢量可达0.8wt%;日本工业科学和技术厅大阪政府工业研究所制成的一种性能良好的沸石，经600atm和300℃处理其贮氢量为0.45wt%。

可是，沸石贮氢要利用苛刻的高压技术，及因物理吸附而形成的1～1.5wt%极限贮氢量均为有效地利用沸石贮氢添置了障碍。

本发明的目的是利用沸石均匀的孔径及选择性吸附和合金贮氢性能，将二者有机地结合起来，从而提供一种具有选择性吸附氢气，防止粉化，成本下降和重量减少的新型沸石-合金复合贮氢材料及其制备方案。其特征在于将在真空熔炼炉中按化学计量比炼制好的合金，粉碎研细按一定比例和硅铝微球混匀，放在不锈钢高压釜内在蒸汽相中晶化产品。

本发明沸石-合金复合贮氢材料，是一种在蒸汽相中将粉碎研细的合金贮氢材料按比例高分散于沸石孔道及孔腔中晶化生成的沸石-合金复合贮氢材料。

本发明沸石-合金复合贮氢材料中的沸石指的是A型、X型、Y型沸石、丝光沸石、ZSM系列沸石;其中粉碎研细的合金指的是：LaNi₅，TiFe系二元、三元、四元合金贮氢材料。

本发明沸石-合金贮氢材料其沸石与合金的质量百分比为10～20%。

本发明沸石-合金复合贮氢材料的制备方法为：将在真空熔炼炉中按化学计量比炼制的合金粉碎研细按比例与硅铝微球（无定形硅铝酸盐）混匀，放在高压釜内蒸汽相中晶化成产品，具体步骤：取在真空熔炼炉中按化学计量比炼制的LaNi₅，TiFe系二元、三元、四元合金材料中的一种粉碎研细至0.0001～0.1mm粒度与硅铝微球混匀，放在高压釜顶部筛板上，在高压釜底部放入液态介质水，使顶部的固态物质与底部介质相分离，而后在100～200℃下晶化0.3～9天即可生成按沸石和合金质量百分比为10～20%的不同型号的沸石-合金包合物复合贮氢材料。

本发明的实施例如下：

例1、将熔炼好的TiFe0.95Cr0.05合金粉碎研细至0.1mm左右，和硅铝微球混合均匀，放在高压釜顶部筛板上，高压釜底部放100ml水，在200℃下晶化8天，即可制得含90%合金的丝光沸石-TiFe0.95Cr0.05复合贮氢材料。在温和条件下贮氢量可达1.9wt%。

例2、将熔炼好的TiFe0.86Cr0.05合金粉碎研细至0.001～0.1mm，按沸石比合金为15%，在蒸汽相中180℃下晶化为4天，形成ZSM-5沸石-TiFe0.86Cr0.05合金复合贮氢材料。在温和条件下贮氢量达2.15wt%。

例3、取熔炼好的TiFe合金粉碎研细至0.001mm左右，按沸石合金比为20%，将成胶抽滤制得的硅铝微球与合金混匀，放在高压釜顶部，把200ml水置于反应釜底部，在100℃下晶化8小时即可得到A型沸石-TiFe复合贮氢材料，在温和条件下贮氢量可达2wt%。

例4、取熔炼好的Tife0.8Cr0.1₅Mn0.05合金粉碎研细到0.001～0.01mm，按沸石与合金比为20%，在蒸汽相中200℃晶化8天，可得到X型沸石-TiFe0.8Cr0.15Mn0.05复合贮氢材料，在活化后，在室温可很快地吸放氢气，贮氢量可达1.85wt%。