[发明专利]一种PAN基多孔碳-镁合金负载Zr基MOFs储氢材料及其制法

说明书

本发明涉及储氢材料技术领域，且公开了一种PAN基多孔碳‑镁合金负载Zr基MOFs储氢材料及其制法，包括以下配方原料：聚乙烯醇、乳化剂、24‑30份丙烯腈、交联剂、四甲基乙二胺、CuBr、复合引发剂、镁基合金负载Zr基MOFs。该一种PAN基多孔碳‑镁合金负载Zr基MOFs储氢材料及其制法，纳米Mg‑Ni合金具有优异的吸氢容量和较低的析出氢温度，Zr基MOFs为立体三维扩展的多孔结构，其煅烧产物为碳骨架多孔材料大量的不饱和金属活性位点，使其具有优异的储氢容量和良好的储氢析氢性能，纳米Mg‑Ni合金均匀地分散Zr基MOFs煅烧产物上，避免了其团聚和结块，原位法制备聚丙烯腈，煅烧形成的多孔碳材料完全包覆纳米Mg‑Ni合金，抑制了纳米Mg‑Ni合金被氧气氧化。

技术领域

本发明涉及储氢材料技术领域，具体为一种PAN基多孔碳-镁合金负载Zr基MOFs储氢材料及其制法。

背景技术

储氢材料是一种可逆地吸收和释放氢气的材料，氢能是一种储量丰富、来源广泛、燃烧性能优异的清洁能源，但是对于氢能利用面临着很很多问题，如氢的制取、储运和应用等，其中对于氢能的储运是氢能应用的关键问题，由于氢气在正常条件下以气态形式存在，且具有易燃、易爆、易扩散的特点，使得人们在对氢能的实际应用中，需要考虑氢气储存和运输中的高效、安全和无泄漏损失等问题，这就给氢气的储存和运输带来巨大的困难。

目前氢气的储存方式主要有气态储氢、液态储氢和固态储氢，其中固态储存是利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用，将氢储存于固体材料中，固态储存一般可以做到安全、高效、高密度，寻找和研发高性能的储氢材料，成为固态储氢和氢能利用的关键，固态储氢材料主要有合金储氢材料、无机物及有机物储氢材料、纳米储氢材料、碳质储氢材料等，其中镁基合金是一种很有潜力的储氢材料，但是目前的镁合金材料在空气中易被氧化，并且容易发生团聚，降低了镁合金材料的储氢性能。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种PAN基多孔碳-镁合金负载Zr基MOFs储氢材料及其制法，解决了镁合金材料在空气中易被氧化的问题，同时解决了镁合金材料容易发生团聚的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种PAN基多孔碳-镁合金负载Zr基MOFs储氢材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：5-8份聚乙烯醇、0.7-1.2份乳化剂、24-30份丙烯腈、1-1.5份交联剂、0.8-1.5份四甲基乙二胺、0.5-0.8份CuBr、6-10份复合引发剂、47-62份镁基合金负载Zr基MOFs。

优选的，所述乳化剂十二烷基磺酸钠。

优选的，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

优选的，所述复合引发剂偶氮二异丁腈和过硫酸钾，两者质量比为4-5:1。

优选的，所述镁合金负载Zr基MOFs制备方法包括以下步骤：

（1）向体积比为2-3:1的蒸馏水和乙醇混合溶剂中依次加入ZrCl₄和有机配体均苯三甲酸，将溶液转移进反应釜中，加热至160-180 ℃反应18-24 h，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥，制备得到Zr基MOFs。

（2）向丙酮溶剂中依次加入单质Mg粉、单质Ni粉和Zr基MOFs，将溶液置于超声分散仪中进行超声处理2-3 h，然后将溶液置于鼓风干燥箱中加热，完全干燥丙酮溶剂，将固体产物置于气氛电阻炉中，通入H₂，保持气氛电阻炉内压力为2.5-3 MPa，电阻炉升温速率为5-10 ℃/min，在600-620 ℃下煅烧2-3 h，并在600-620 ℃下退火1-2 h，将煅烧产物置于球磨机中，进行球磨直至所有物料通过300-400目网筛，制备得到镁基合金负载Zr基MOFs材料。