專利名稱：用作制備四氫鋁鈉儲氫體系的催化劑及儲氫體系制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及四氫鋁鈉(NaAlH4)儲氫體系技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及用作制備 NaAlH4儲氫體系的催化劑及其儲氫體系制備方法。
背景技術(shù)：
能源與環(huán)境是人類社會可持續(xù)發(fā)展涉及的最主要問題。氫能作為高效、潔凈的二次能源，開發(fā)中低溫條件下儲氫容量高、成本低的儲氫材料是當(dāng)前的一個重要發(fā)展方向。發(fā)展先進(jìn)的氫貯運技術(shù)是推進(jìn)“氫能”應(yīng)用進(jìn)程中的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)之一。相對于高壓氣態(tài)或低溫液態(tài)貯氫方式，材料基貯氫在能源效率和安全性等方面具有顯著優(yōu)勢，因而長期以來一直是能源材料領(lǐng)域的研究熱點。1997年，Bogdanovic等人報道，絡(luò)合氫化物NaAlH4中引入摩爾分?jǐn)?shù)為2 %的 Ti (0 (CH2) 3CH3) 4作催化劑后，可在150°C左右實現(xiàn)可逆吸放氫反應(yīng)，這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了人們對以NaAlH4為代表的輕質(zhì)金屬絡(luò)合物儲氫性能研究的興趣。但是，高價態(tài)的Ti化合物催化劑本身不具備儲氫能力且分子量較大，加上在反應(yīng)過程中生成了不易揮發(fā)的惰性副產(chǎn)物(如氧化鈉、氯化鈉)，因此體系的實際儲氫容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論放氫量。后來，人們通過加入過渡金屬氯化物、氟化物(如TiCl3、TiF3)作為催化劑，在動力學(xué)放氫性能上取得了一定的成果，但是在制備過程中需要高溫高壓。因此降低吸放氫的溫度和探求新的催化劑對絡(luò)合氫化物的研究具有實際的指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種制備方法簡單、儲氫性能良好的NaAlH4儲氫體系及用于其體系的催化劑。本發(fā)明用作制備NaAlH4儲氫體系的催化劑的制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行a.將4. SgTi (SO4)2研磨后，溶于50ml去離子水中，然后緩慢滴加20ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25-80%的氨水溶液，電磁攪拌lOmin，待全部反應(yīng)完后，洗滌干燥；b.將得到的材料與KBH4按照摩爾比為1 2混合均勻后，在15-20ΜΙ^壓力下壓片，600攝氏度、氬氣保護(hù)下保溫12h，緩慢冷卻到室溫；c.將加熱后的產(chǎn)物用去離子水和乙醇分別洗三次后，100攝氏度真空干燥12h，得到催化劑產(chǎn)品TB2。本發(fā)明使用上述TW2催化劑制備NaAlH4儲氫體系的方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行a.在惰性氣體保護(hù)下，將NaH和高純度(含質(zhì)量比99. 5%)的Al粉以摩爾比 1-2 1混合，然后加入摩爾百分量為2-10mOl%的TB2作為催化劑，均勻混合；b.將上述混合好的反應(yīng)物放入球磨罐中，通入0.5_2MPa的氫氣，置于球磨機(jī)上球磨5-70h，球料與反應(yīng)物的質(zhì)量比為20-60 1，球磨轉(zhuǎn)速為300-500rpm，最后得到TW2添加的NaAlH4體系。將得到的TB2-NaAlH4在氬氣保護(hù)下壓片做粉末X射線衍射，結(jié)果顯示樣品中含有 95%以上的NaAlH4。表明在機(jī)械球磨過程中發(fā)生了下述反應(yīng)NaH+Al+1. 5H2 — NaAlH4(1)證明了本發(fā)明使用TW2催化劑制備NaAlH4儲氫體系的方法在常溫及接近常壓的條件下可以得到NaAlH4儲氫體系，相對于現(xiàn)有技術(shù)中需要高溫高壓條件的制備方法更簡單、更節(jié)能，更容易實現(xiàn)。將得到的TB2-NaAlH4做TPD放氫測試，結(jié)果顯示，有明顯的兩步放氫反應(yīng)，分別對應(yīng)3NaAlH4 — Na3AlH6+2Al+3H2(2)Na3AlH6 — 3NaH+Al+l. 5 (3)TPD測試結(jié)果也顯示，TiB2-NaAlH4開始放氫溫度降低到70度(現(xiàn)有技術(shù)開始放氫溫度為90度)。說明TB2對NaAlH4的低溫吸放氫和可逆吸放氫有很好的催化效果。


圖1是實施例1制備的NaAlH4的XRD圖；圖2是實施例2制備的NaAlH4的XRD圖；
圖3是實施例1制備的NaAlH4的TPD放氫圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。制備用于NaAlH4儲氫體系的催化劑產(chǎn)品TB2 將4. SgTi(SO4)2研磨后，溶于50ml去離子水中，然后緩慢滴加20ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 25-80%的氨水溶液，電磁攪拌lOmin，待全部反應(yīng)完后，洗滌干燥；將得到的材料與KBH4按照摩爾比為1 2混合均勻后，在15_20MPa壓力下壓片， 600攝氏度、氬氣保護(hù)下保溫12h，緩慢冷卻到室溫；將加熱后的產(chǎn)物用去離子水和乙醇分別洗三次后，100攝氏度真空干燥12h，得到催化劑產(chǎn)品TW2。實施例1 (1)反應(yīng)物的混合在室溫和氬氣保護(hù)下，稱取等摩爾量的NaH和Al粉置于球磨罐中后，向上述混合物中加入Smol%的催化劑TB2，混合均勻得到銀灰色的混合物。(2)機(jī)械球磨在氬氣氛下，按球料質(zhì)量比為40 1，加入直徑為IOmm的不銹鋼球。將球磨罐密封好，抽真空，然后通入壓力為IMPa的高純氫氣。調(diào)節(jié)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為450rpm，將球磨罐置于球磨機(jī)上球磨40h，每隔證開一次罐，每隔IOh測一次XRD。40h球磨后，得到儲氫性能良好的NaAlH4,見附圖1。實施例2 (1)反應(yīng)物的混合
在室溫和氬氣保護(hù)下，稱取等摩爾量的NaH和Al粉置于球磨罐中后，向上述混合物中加入8mol %的TiB2,混合均勻得到銀灰的混合物。(2)機(jī)械球磨在氬氣氛下，按球料質(zhì)量比為40 1，加入直徑為IOmm的不銹鋼球。將球磨罐密封好，抽真空，然后通入壓力為2MPa的高純氫氣。調(diào)節(jié)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為450rpm，將球磨罐置于球磨機(jī)上球磨15h，每隔證開一次罐，每隔證測一次XRD。1 球磨后，得到儲氫性能良好的NaAlH4,見附圖2。實施例3 以實施例1得到的NaAlH4為例做TPD放氫測試，升溫速度為2V /min。從附圖3 可以看出，NaAlH4的放氫溫度明顯降低，放氫容量能達(dá)到5. Owt %。
權(quán)利要求
1.一種用作制備四氫鋁鈉儲氫體系的催化劑制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行(1)將4.SgTi (SO4)2研磨后，溶于50ml去離子水中，然后緩慢滴加20ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 25-80%的氨水溶液，電磁攪拌lOmin，待全部反應(yīng)完后，洗滌干燥；(2)將得到的材料與KBH4按照摩爾比為1 2混合均勻后，在15-20MPa壓力下壓片， 600攝氏度、氬氣保護(hù)下保溫12h，緩慢冷卻到室溫；(3)將加熱后的產(chǎn)物用去離子水和乙醇分別洗三次后，100攝氏度真空干燥12h，得到催化劑產(chǎn)品TiB2。
2.一種使用上述TB2催化劑制備四氫鋁鈉儲氫體系的方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行a.在惰性氣體保護(hù)下，將NaH和含質(zhì)量比99.5%的Al粉以摩爾比1-2 1混合，然后加入摩爾百分量為2-10mOl%的TB2作為催化劑，均勻混合；b.將上述混合好的反應(yīng)物放入球磨罐中，通入0.5-2MPa的氫氣，置于球磨機(jī)上球磨 5-70h，球料與反應(yīng)物的質(zhì)量比為20-60 1，球磨轉(zhuǎn)速為300-500rpm，最后得到TW2添加的NaAlH4體系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用作制備四氫鋁鈉儲氫體系的催化劑及儲氫體系制備方法，本體系是用固相法合成的TiB2來催化制備的。本發(fā)明催化劑的制備是將Ti(SO4)2研磨后與KBH4按照摩爾比為1∶2混合均勻后壓片，真空干燥得到催化劑產(chǎn)品TiB2。儲氫體系制備方法是將NaH、Al和TiB2直接混合，然后在氫氣氛下球磨。本發(fā)明的優(yōu)點在于TiB2是一種用固相合成法制備的催化性能很好的催化劑；在室溫下只需要一步催化加氫就能得到NaAlH4，并且合成的NaAlH4產(chǎn)率高、具有很好的吸放氫性能、儲氫量高。
文檔編號B01J21/06GK102441369SQ20101050651
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者宋大衛(wèi), 李麗, 焦麗芳, 王一菁, 蘇振馨, 蔡洪元, 袁華堂 申請人:南開大學(xué), 天津市鈺源地緊固件有限公司