[发明专利]一种纳米掺杂剂改性的LiBH4储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氢化物储氢功能材料，具体涉及一种纳米掺杂剂改性的LiBH₄储氢材料及其制备方法。

背景技术

氢能作为一种理想的二次能源载体，具有含量丰富、清洁无污染和燃烧热值高等优点，氢能的应用涉及氢气的制取、存储和使用三大部分。目前氢气制取途径已有很多种，如通过太阳能、风能、地热能等各种可再生能源由水制取氢气，还可以利用生物质制取氢气，而且已实现规模化制氢；在氢气使用方面，虽然燃料电池和燃氢发动机技术还存在很多问题，但已进入中试应用阶段。而高效、安全的储氢技术的缺乏是目前面临的最严峻的挑战，是制约氢能利用的瓶颈。

传统储氢技术的缺点是质量密度和体积密度低，不经济也不安全，储氢材料能较好的解决这些问题。储氢材料是伴随着氢能和环境保护发展起来的新型功能材料，由于其优异的吸放氢特性，在配合氢能的开发中起着重要作用。

在固态储氢材料中，轻质配位氢化物储氢材料，由于具有储氢量高，质量轻，安全性能较好，成本较低的优点，能够较好的满足车载储氢的要求。LiBH₄以其拥有理论18.3wt.％的质量储氢密度和121kgH₂m³的体积储氢密度，成为理论研究的热点。但LiBH₄本身化学性质稳定，放氢温度高、速率慢，循环吸氢条件苛刻，而影响其在实际生活中应用。

LiBH₄的改性主要通过反应物法、纳米化和催化剂法三种方法。其中催化剂法是使用最广泛的方法，但是对于LiBH₄的催化剂改性，一般只能降低LiBH₄的激活能改善动力学性能，而对反应焓等热力学性能没有效果，因此催化剂法对LiBH₄分解温度的降低效果不明显；反应物法是通过添加化合物改变反应途径而降低反应焓，因此可以显著的降低反应温度；纳米材料中由于晶界的增加和缺陷密度的升高，可以缩短氢气扩散的路径。因此，需要提供一种热力学和动力学性能同时改善的改性LiBH₄储氢材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米掺杂剂改性的LiBH₄储氢材料及其制备方法，所述储氢材料的热力学和动力学性都具有明显的改善，且其制备方法简单。

一种纳米掺杂剂改性的LiBH₄储氢材料，所述储氢材料由纳米铁氧体掺杂剂与配位氢化物LiBH₄组成，其中掺杂剂的摩尔比为3-11％。

所述的纳米掺杂剂改性的LiBH₄储氢材料的第一优选方案，所述铁氧体掺杂剂为选自镍铁氧体、锰铁氧体、钴铁氧体、锰锌铁氧体和镍钴铁氧体中的一种物质或几种的组合物质。

所述的纳米掺杂剂改性的LiBH₄储氢材料的第二优选方案，所述LiBH₄的纯度大于或等于93％。

所述的纳米掺杂剂改性的LiBH₄储氢材料的第三优选方案，所述铁氧体掺杂剂为镍钴铁氧体。

所述的纳米掺杂剂改性的LiBH₄储氢材料的第四优选方案，所述铁氧体掺杂剂为按以下方法制备的Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄：

1)配置溶液：按Ni:Co:Fe的摩尔比为1:1:4的比例配制Ni(NO₃)₂、Co(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃·9H₂O的水溶液；

2)制备凝胶：用NH₃·H₂O将加螯合剂C₆H₈O₇·H₂O于步骤1)所得的溶液的pH调节至7，60℃下搅拌至溶胶-凝胶化，120℃下干燥凝胶；

3)制备Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄：在空气中点燃步骤2)所得干凝胶，得粒径为20nm的Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄黑褐色粉末。