[发明专利]一种基于Ni@TiO2

说明书

本发明公开了一种基于Ni@TiOsubgt;2/subgt;的氢化镁储氢材料，由氢化镁和Ni@TiOsubgt;2/subgt;球磨制得；Ni@TiOsubgt;2/subgt;由球状TiOsubgt;2/subgt;和Ni纳米颗粒组成，其中，球状TiOsubgt;2/subgt;由溶剂热法制得，Ni纳米颗粒先经化学合成法在球状TiOsubgt;2/subgt;上负载Ni(OH)subgt;2/subgt;后，再在还原性气体条件下经煅烧法制得；TiOsubgt;2/subgt;的微观形貌为球状，尺寸0.5‑1μm；Ni纳米颗粒为块体颗粒结构，负载于球状TiOsubgt;2/subgt;表面。其制备方法包括以下步骤：1，球状TiOsubgt;2/subgt;的制备；2，Ni(OH)subgt;2/subgt;@TiOsubgt;2/subgt;前驱体的制备；3，Ni@TiOsubgt;2/subgt;的制备；4，基于Ni@TiOsubgt;2/subgt;的氢化镁储氢材料的制备。在储氢领域的应用，初始放氢温度为161℃；在300℃时，40 min内放氢量为6.3 wt%；在75℃时，60 min内吸氢量为4.5 wt%；在10次循环后，实际氢容量的容量保持率为84%。具有以下优点：球状TiOsubgt;2/subgt;同时具有载体和催化剂的作用，作为载体时，具有结构稳定和比表面积大的特点；作为催化剂时，本身具备对MgHsubgt;2/subgt;的催化作用，与表面Ni纳米颗粒产生协同作用。

技术领域

本发明涉及新能源的储氢材料的技术领域，具体涉及一种基于Ni@TiO₂的氢化镁储氢材料及其制备方法和应用。

背景技术

储氢材料中，氢化镁MgH₂具有7.6 wt%的储氢容量和良好的循环可逆性。但是，由于MgH₂较高的热稳定性（ΔH=75 kJ /mol H₂）和反应能垒（ΔE=161 kJ /mol），导致其较高的放氢温度（300℃）和缓慢的吸放氢速率，无法满足应用要求。

为了提高MgH₂的放氢动力学性能，可以通过掺杂金属纳米颗粒，如金属Ni颗粒，可以有效降低初始放氢温度。例如，现有文献1（Xu N, Yuan Z, Ma Z, et al. Effects ofhighly dispersed Ni nanoparticles on the hydrogen storage performance of MgH₂[J]. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 2022, 30(1): 54-62.）通过掺杂10 wt%的nano-Ni，使MgH₂的初始放氢温度降低为至224℃。该技术方案证明，掺杂Ni元素显著降低MgH₂的初始放氢温度，但是，通过直接掺杂镍纳米颗粒的方法存在团聚现象，导致性能下降。

为了解决上述问题，可以通过将Ni负载在载体上的方法进行改善。例如，现有文献2（Wang S, Gao M, Yao Z, et al. High-loading, ultrafine Ni nanoparticlesdispersed on porous hollow carbon nanospheres for fast (de)hydrogenationkinetics of MgH₂[J]. Journal of Magnesium and Alloys, 2022, 10(12): 3354-3366.）将镍纳米颗粒分散在多孔空心碳纳米球上，使MgH₂的初始放氢温度降低至190℃。该技术方案存在的问题是，所采用的载体材料本身对MgH₂没有催化效果，因此，最终的催化效果仍存在提高空间。