專利名稱：一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，屬于無機多孔材料應用領域，具體來講就是采用負載和氫氣還原及擴散方法制備一種納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料的方法。
二、技術(shù)背景鎂基金屬貯氫材料由于其貯氫量大，重量輕，價格便宜，資源豐富，一直是被認為是理想的貯氫材料。但鎂及其合金作為也存在三個缺點(1)吸放氫速度較慢，反應動力學性能差；(2)氫化物較穩(wěn)定，放氫需要較高的溫度；(3)鎂及其合金的表面容易形成一層致密的氧化膜，以上這些缺點嚴重阻礙了鎂基金屬貯氫材料的實用化進程。
為此，各國科學家針對上述缺點，通過圍繞鎂基貯氫材料的制備、納米化及復合等進行研究，在保持貯氫量大，放氫溫度低的情況下取得了可喜的進展。
由于常規(guī)制備方法，很難將鎂基貯氫材料的粒徑進一步縮小，開發(fā)真正具有納米材料物理效應的鎂基材料成為制備良好貯氫性能的鎂基金屬貯氫材料的關(guān)鍵。
介孔分子篩材料如M41S、SBA系列，因其孔徑能在1.5nm到30nm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，孔道有序排列和極高的比表面積等優(yōu)異的性能，已引起了國際上化學、材料、物理等學科研究者的極大興趣并進行了廣泛的探索。在此基礎上延伸的介孔復合材料作為另一種新型材料，也已成為工業(yè)催化領域以及凝聚態(tài)物理和材料學科領域的一個新的學科前沿。由于介孔復合材料是有序介孔固體中的納米粒子，有良好的分散性，粒子之間的耦合作用較弱，粒子與介孔固體壁的界面有耦合效應等，使其呈現(xiàn)若干新的性能。
氧化物和鹽類在分子篩內(nèi)外表面及孔穴中可自發(fā)形成原子水平的分散[謝有昌等，中國科學，1993，23(2)113-119；張雪崢等.高等學?；瘜W學報，2003，24(1)121～124]，分散后體系的熵可大大增加，同時在表面生成新鍵，導致體系的總自由能下降。將分子篩內(nèi)金屬還原，可進一步改善分子篩的內(nèi)外表面及孔穴的性質(zhì)。利用氧化物或鹽類在分子篩內(nèi)外表面及孔穴中分散可對分子篩實行改性，可制得高活性、高選擇性的催化劑和吸附劑以及其他新材料。
到目前為止，人們已經(jīng)用很多元素如Mn、Zn、Cu等對介孔材料進行了修飾，但以往對這方面的研究主要集中在其對化學催化效果的影響上，也有涉及其它領域如磁學特性的研究。
本發(fā)明者經(jīng)過深入研究，將鎂基金屬的良好貯氫性能與分子篩的優(yōu)良的孔道及表面等性能結(jié)合通過鹽類擴散及擬氧化物擴散手段制備了一組裝有Fe、Ni、Cu等金屬(鎂基金屬貯氫材料活化催化劑)及貯氫量較大性能優(yōu)異的納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其目的在于是提供一種利用孔徑可調(diào)變的介孔分子篩為載體，通過負載和氫氣還原及擴散方法將鎂基金屬置入分子篩孔內(nèi)，復合而成納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料方法的技術(shù)方案。
本發(fā)明一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其特征在于是一種納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料的制備方法，利用孔徑可調(diào)變的介孔分子篩為載體，通過負載和氫氣還原及擴散方法將鎂基金屬置入分子篩孔內(nèi)，復合而成納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料，具體而言就是首先將載體介孔分子篩浸漬于金屬鹽水溶液中，浸漬、干燥、焙燒得到介孔分子篩金屬氧化物復合物；然后將制得的介孔分子篩金屬氧化物復合物在高溫爐中、氫氣氣氛下采用程序升溫還原，得金屬介孔分子篩復合物；再將金屬介孔分子篩復合物與氫化鎂在氫氣氣氛下擴散，得納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料，其具體操作過程為I、將介孔分子篩在一定溫度下浸漬于金屬鹽水溶液中，浸漬12-48h，于373-473K干燥，773-823K焙燒3-5h，得介孔分子篩金屬氧化物復合物；II、介孔分子篩金屬氧化物復合物在高溫爐中，氫氣氣氛下，采用程序升溫還原約3-5h，還原溫度以TPR結(jié)果調(diào)整，得介孔分子篩金屬復合物；III、將還原后的金屬介孔分子篩復合物與氫化鎂按1∶0.1-1的比例混和，并于473-673K下進行1-3次吸放氫，形成擴散，即得納米級鎂基金屬介孔分子篩貯氫材料。
上述的一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其特征在于所述的載體介孔分子篩為SBA-15與MCM-41。
上述的一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其特征在于所述的金屬鹽為Fe、Ni或Cu金屬的硝酸鹽、乙酸鹽或鹽酸鹽。
上述的一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其特征在于所述的金屬鹽質(zhì)量以介孔分子篩負載金屬原子重量的1-10％(重量比)計算。
本發(fā)明一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法其優(yōu)點在于通過負載和氫氣還原及擴散方法將鎂基金屬置入分子篩孔內(nèi)，將鎂基金屬的良好貯氫性能與分子篩的優(yōu)良的孔道及表面等性能結(jié)合，制備出一類納米級鎂基金屬介孔分子篩貯氫材料。
具體實施例方式
實施方式1第一步，將2g介孔分子篩SBA-15在室溫下浸漬于九水硝酸鐵(1.4g)水溶液40ml中，浸漬24h，于373K干燥，773K焙燒3h，得2.2g介孔分子篩SBA-15氧化鐵復合物。
第二步，將介孔分子篩SBA-15氧化鐵復合物在高溫爐中，H2氣氛下(流量40ml/min)，采用程序升溫在1023K下還原5h，得2.1g Fe/SBA-15介孔分子篩復合物。
第三步，將Fe/SBA-15介孔分子篩復合物與氫化鎂按1∶0.3(重量比)的比例均勻混和，并于673K在氫吸放氫裝置P-C-T中擴散3次，即得2.7gMgH2Fe/SBA-15介孔分子篩貯氫材料。
實施方式2第一步，將2g介孔分子篩SBA-15在室溫下浸漬于六水氯化鎳(0.8g)水溶液40ml中，浸漬48h，于423K干燥，773K焙燒3h，得2.2g介孔分子篩SBA-15氧化鎳復合物。
第二步，將介孔分子篩SBA-15氧化鎳復合物在高溫爐中，H2氣氛下(流量25ml/min)，采用程序升溫在923K下還原4h，得2.1g Ni/SBA-15介孔分子篩復合物。
第三步，將Ni/SBA-15介孔分子篩復合物與氫化鎂按1∶0.5(重量比)的比例均勻混和，并于673K在氫吸放氫裝置P-C-T中擴散2次，即得2.9gMgH2Ni/SBA-15介孔分子篩貯氫材料。
實施方式3第一步，將2g介孔分子篩SBA-15在室溫下浸漬于六水氯化鎳(0.8g)水溶液40ml中，浸漬24h，于3733K干燥，773K焙燒3h，得2.2g介孔分子篩SBA-15氧化鎳復合物。
第二步，將介孔分子篩SBA-15氧化鎳復合物在高溫爐中，H2氣氛下(流量25ml/min)，采用程序升溫在923K下還原4h，得2.1g Ni/SBA-15介孔分子篩復合物。
第三步，將Ni/SBA-15介孔分子篩復合物與氫化鎂按1∶1(重量比)的比例均勻混和，并于673K在氫吸放氫裝置P-C-T中擴散4次，即得4gMgH2Ni/SBA-15介孔分子篩貯氫材料。
實施方式4第一步，將2g介孔分子篩MCM-41在303K下浸漬于九水硝酸鐵(1.4g)水溶液40ml中，浸漬48h，于373K干燥，773K焙燒4h，得得2.2g介孔分子篩MCM-41氧化鐵復合物。
第二步，將介孔分子篩MCM-41氧化鐵復合物在高溫爐中，H2氣氛下(流量10ml/min)，采用程序升溫在1023K下還原5h，得2.1g Fe/MCM-41介孔分子篩復合物。
第三步，將Fe/MCM-41介孔分子篩復合物與氫化鎂按1∶0.1(重量比)的比例均勻混和，并于673K在氫吸放氫裝置P-C-T中擴散3次，即得2.2gMgH2Fe/MCM-41介孔分子篩貯氫材料。
實施方式5第一步，將2g介孔分子篩MCM-41在室溫下浸漬于一水乙酸銅(0.6g)水溶液40ml中，浸漬36h，于373K干燥，773K焙燒3h，得2.2g介孔分子篩MCM-41氧化銅復合物。
第二步，將介孔分子篩MCM-41氧化鐵復合物在高溫爐中，H2氣氛下(流量40ml/min)，采用程序升溫在1023K下還原3h，得2.1g Cu/MCM-41介孔分子篩復合物。
第三步，將Fe/MCM-41介孔分子篩復合物與氫化鎂按1∶0.4(重量比)的比例均勻混和，并于673K在氫吸放氫裝置P-C-T中擴散4次，即得2.8MgH2Cu/MCM-41介孔分子篩貯氫材料。
權(quán)利要求
1.一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其特征在于是利用孔徑可調(diào)變的介孔分子篩為載體，通過負載和氫氣還原及擴散方法將鎂基金屬置入分子篩孔內(nèi)，復合而成納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料，具體而言就是首先將載體介孔分子篩浸漬于金屬鹽水溶液中，浸漬、干燥、焙燒得到介孔分子篩金屬氧化物復合物；然后將制得的介孔分子篩金屬氧化物復合物在高溫爐中、氫氣氣氛下采用程序升溫還原，得金屬介孔分子篩復合物；再將金屬介孔分子篩復合物與氫化鎂在氫氣氣氛下擴散，得納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料，其操作過程為I、將介孔分子篩在一定溫度下浸漬于金屬鹽水溶液中，浸漬12-48h，于373-473K干燥，773-823K焙燒3-5h，得介孔分子篩金屬氧化物復合物；II、介孔分子篩金屬氧化物復合物在高溫爐中，氫氣氣氛下，采用程序升溫還原約3-5h，還原溫度以TPR結(jié)果調(diào)整，得介孔分子篩金屬復合物；III、將還原后的金屬介孔分子篩復合物與氫化鎂按1∶0.1-1的比例混和，并于473-673K下進行1-3次吸放氫，形成擴散，即得納米級鎂基金屬介孔分子篩貯氫材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其特征在于所述的載體介孔分子篩為SBA-15與MCM-41。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其特征在于所述的金屬鹽為Fe、Ni或Cu金屬的硝酸鹽、乙酸鹽或鹽酸鹽。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，其特征在于所述的金屬鹽質(zhì)量以介孔分子篩負載金屬原子重量的1-10％(重量比)計算。
全文摘要
一種介孔分子篩貯氫材料的制備方法，屬于無機多孔材料應用領域，其特征在于是一種鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料的制備方法，具體來講就是利用孔徑可調(diào)變的介孔分子篩為載體，通過采用負載和氫氣還原及擴散方法將鎂基金屬置入分子篩孔內(nèi)，復合而成納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料，過程是首先將載體介孔分子篩浸漬于金屬鹽水溶液中，浸漬、干燥、焙燒得到介孔分子篩金屬氧化物復合物；然后將制得的介孔分子篩金屬氧化物復合物在高溫爐中、氫氣氣氛下采用程序升溫還原，得金屬介孔分子篩復合物；再將金屬介孔分子篩復合物與氫化鎂在氫氣氣氛下擴散，得納米級鎂基金屬介孔分子篩復合物貯氫材料。該方法將鎂基金屬的良好貯氫性能與分子篩的優(yōu)良的孔道及表面等性能結(jié)合，制備出一類具有納米級鎂基金屬介孔分子篩貯氫材料。
文檔編號B01J20/30GK1939583SQ20061004833
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者李晉平, 薛建偉, 趙強, 王建軍, 董晉湘 申請人:太原理工大學