[发明专利]一种复合储氢材料NaBH4

说明书

本发明公开了一种复合储氢材料NaBHsubgt;4/subgt;@NiB‑CNC及其制备方法。其方法包括：NiB‑CNC模板材料的制备；NaBHsubgt;4/subgt;@NiB‑CNC的制备。其中通过控制化学还原过程中Ni源和NaBHsubgt;4/subgt;的加入量控制NiB‑CNC模板材料中催化剂NiB的含量；储氢材料NaBHsubgt;4/subgt;的负载量为30~75 wt%，模板材料NiB‑CNC的质量分数为70~25 wt%。通过本发明方法，复合材料中的NaBHsubgt;4/subgt;在400℃以下即可实现完全放氢，并且放氢动力学性能明显改善。本发明所制备的材料具有优越的储氢性能。本发明工艺简单易操作，合成方便，易于实现。

技术领域

本发明属于储氢材料技术领域，具体涉及一种复合储氢材料NaBH₄@NiB-CNC及其制备方法。

背景技术

氢气的存储是连接氢气的制备和应用的中间环节，氢气的安全高效存储是氢能技术能否实现实际应用的关键，因此开发具有高储氢容量和安全稳定的储氢方式是氢能技术应用的前提。与传统的高压储氢和低温液态储氢相比，固态储氢具有储氢密度高、安全性好，成本相对较低等优点，是最有可能实际应用的储氢方式[1]。

在固态储氢材料中，金属配位氢化物由于具有高的重量储氢密度和体积储氢密度被视为最有潜力的储氢材料之一[2]。NaBH₄具有10.8wt％理论储氢容量、空气稳定性高、安全无毒性等优点，因此是一种很有潜力的储氢材料[3]。但是其热力学稳定性高、放氢温度高、放氢动力学性能差、循环吸放氢动力学性能差等缺点阻碍了其作为车载储氢材料的实际应用[4]。因此近些年来，研究者们通过纳米限域，添加过渡金属基的催化剂，以及纳米限域和催化相结合的方法来改善其动力学性能和循环吸放氢性能[5,6]。Humphries等对比了不同过渡金属硼化物对NaBH₄储氢性能的影响发现，过渡金属硼化物都可以在一定程度上降低NaBH₄的放氢温度，而其中Ni₃B具有最好的催化效果，在此基础之上研究了不同含Ni催化剂对NaBH₄储氢性能的影响，结果表明在放氢反应过程中，含Ni催化剂均会与NaBH₄的分解产物反应生成Ni_xB_y型的化合物，促进放氢反应的进行[7]。Ngene等研究发现，将NaBH₄限域在纳米多孔的碳模板中，复合材料的初始放氢温度下降了220℃，在325℃和60bar氢压下吸氢后再次放氢，实现43％的可逆容量[8]。在这些研究的基础上，我们结合NiB良好的催化作用和纳米碳笼大的比表面积和孔体积，利用纳米限域和原位催化结合相结合的方法，大幅降低了NaBH₄的放氢温度同时改善了放氢反应动力学性能。

[1]Reardon H,Hanlon J M,Hughes R W,Godula-Jopek A,Mandal T K,GregoryD H.Emerging concepts in solid-state hydrogen storage:the role ofnanomaterials design[J].Energy  Environmental Science,2012,5(3):5951-5979.

[2]Ley M B,Jepsen L H,Lee Y-S,Cho Y W,Bellosta Von Colbe J M,DornheimM,Rokni M,Jensen J O,Sloth M,Filinchuk Y,J E,Besenbacher F,Jensen TR.Complex hydrides for hydrogen storage–new perspectives[J].Materials Today,2014,17(3):122-128.