[发明专利]一种微量镍复合层状镁复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种微量镍复合层状镁复合材料及其制备方法和应用，涉及复合材料技术领域。本发明提供的微量镍复合层状镁复合材料，包括纳米层状镁基体和分布在所述纳米层状镁基体表面以及层间的纳米镍。本发明提供的微量镍复合层状镁复合材料具有较高的储氢容量，吸放氢效率高，循环稳定性好。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种微量镍复合层状镁复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

氢因其清洁和高能量密度而被认为是绿色能源的最佳选择之一。阻碍氢能发展的最重要障碍之一是缺乏安全、高效和经济的储氢材料。目前，利用镁(Mg)储存氢气在氢能源汽车的开发中具有巨大的市场前景。镁的突出优点是理论储氢密度高(7.6wt％)，储量丰富，成本低，密度小，毒性低。然而，就吸放氢效率和循环稳定性而言，镁存在两个主要缺点，即较高的脱附温度和缓慢的吸氢动力学。此外，镁很容易被氧化，在表面生成一层氧化物层，这层氧化物层阻碍了氢的扩散。

通常，这些问题可以通过将金属颗粒的尺寸减小到“纳米”尺寸和/或使用催化剂来解决。此外，许多制备策略(复合、合金化、掺杂)已被报道用于防止纳米镁基材料中镁的氧化，并用于储氢应用。其中，Mg₂Ni合金已被证明能有效调节和优化Mg储氢的活化能，但其储氢容量为3.4～3.6wt％，远低于Mg的理论储氢容量。Enoki研究了MgNi_XM_0.03(M＝Cr，Fe，Co，Mn)合金，发现MgNi_0.86Cr_0.03合金在150℃和0.01MPa～0.1MPa下开始脱附氢，脱附氢量仅为0.4wt％(Shao,H.；Asano,K.；Enoki,H.；Akiba,E.,Fabrication andhydrogen storageproperty study ofnanostructured Mg-Ni-B ternary alloys.J.Alloy.Compd.,2009,479,409-413)。不幸的是，到目前为止，这些镁合金材料都没有完全满足美国能源部(DOE)的要求。Zou等(Lu,C.；Ma,Y.L.；Li,F.；Zhu,H.；Zeng,X.Q.；Ding,W.J.；Wu,J.B.；Deng,T.；Zou,J.X.,Visualization of fast“hydrogen pump”in core-shell nanostructured Mg@Pt through hydrogen stabilized Mg3Pt.J.Mater.Chem.A.2019,7,14629-14637)将Pt用作二十面体Mg颗粒的掺杂剂，Mg和Pt之间形成了许多界面，额外的界面自由能在一定程度上降低了氢的脱附温度。但是，目前技术都较复杂，成本高，同时较少关注新相形成和界面结构变化，以及这些微量掺杂元素形成的新相在催化加氢/脱氢过程中的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微量镍复合层状镁复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的微量镍复合层状镁复合材料具有较高的储氢容量，吸放氢效率高，循环稳定性好，而且成本较低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种微量镍复合层状镁复合材料，包括纳米层状镁基体和分布在所述纳米层状镁基体表面以及层间的纳米镍。

优选地，所述纳米层状镁基体的尺寸为10～20nm；所述纳米层状镁基体的层厚为10～200nm，层间距为10～100nm。

优选地，所述纳米镍的质量含量为2～6％。

优选地，所述纳米镍的粒径为3～50nm。

本发明提供了上述技术方案所述微量镍复合层状镁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将镁粉、镍盐和有机溶剂混合，固液分离后得到混合物；

将所述混合物在还原气氛中进行煅烧，得到微量镍复合层状镁复合材料。