一种放射性储氢材料催化剂、镁基储氢合金材料及制备方法

1.本发明涉及储氢催化剂材料技术领域，特别涉及一种放射性储氢材料催化剂、镁基储氢合金材料及制备方法。


背景技术：

2.mgh2作为目前研究较为广泛的储氢材料，其以较高的储氢容量(7.6wt％)，较低的成本以及丰富的储量被认为是当前最为理想的储氢材料之一；然而，氢化镁的吸放氢过程存在较为苛刻的控制条件，动力学性能对比理想储氢材料较差，需采用合适的方法加以改善。添加催化剂便是一种较为快速便捷的方式。
3.储氢催化剂种类丰富，其中包含诸多以氧化物、碳化物、硫化物等为主要的非金属元素为主催化剂，同样具备以金属元素协同mg基体合金吸放氢为主的金属基催化剂。在金属催化的领域，过渡金属元素因其优越的催化反应活性，使基体合金在球磨过程中金属的存在粒子，在吸放氢反应过程中生成金属间氢化物，提高mgh2动力学性能；相对于各类过渡金属元素，以放射性元素作为基础催化相的研究在研究领域较少。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明目的在于提供一种放射性储氢材料催化剂、镁基储氢合金材料及制备方法，本发明提供的制备方法工艺简单，并且制得的放射性储氢材料催化剂加入到mg基储氢合金材料能产生优异的催化效果。
5.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种放射性储氢材料催化剂的制备方法，将六水合硝酸铀酰、1,4,5,8-萘四甲酸、n,n-二甲基甲酰胺和去离子水进行水热反应，反应结束后离心、洗涤、干燥即得。
6.具体包括以下步骤：
7.(1)将六水合硝酸铀酰和1,4,5,8-萘四甲酸混合均匀，得到混合物；
8.(2)在步骤(1)所得混合物中加入n,n-二甲基甲酰胺和去离子水，超声、搅拌至溶质完全溶解，得到反应液；
9.(3)将步骤(2)所得反应液进行水热反应，反应结束后离心、洗涤、干燥即得。
10.优选地，所述六水合硝酸铀酰与1,4,5,8-萘四甲酸的质量比为1:(0.6～0.7)。
11.优选地，所述n,n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为1:(3.5～4.5)。
12.优选地，所述六水合硝酸铀的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为(45～55mg):1ml。
13.优选地，所述水热反应温度为100～105℃，反应时间为7～8天。
14.优选地，所述洗涤为分别使用去离子水和无水乙醇进行洗涤；所述干燥为常温干燥。
15.本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的放射性储氢材料催化剂。
16.本发明还提供了一种镁基储氢合金材料，含有上述技术方案所述的放射性储氢材
料催化剂。
17.本发明还提供了上述技术方案所述镁基储氢合金材料的制备方法，将所述放射性储氢材料催化剂与氢化镁粉末混合后进行球磨。
18.优选地，所述放射性储氢材料催化剂占镁基储氢合金材料的百分比为2.5wt％-7.5wt％。
19.优选地，所述球磨过程中，料球比为60:1，球磨转速为450rpm，球磨时间为12h。
20.有益技术效果：
21.1.本发明采用一步水热法制备得到放射性储氢材料催化剂，制备方法简单。
22.2.本发明制备得到的放射性储氢材料催化剂形貌简单且具有较为优良的催化效果，同时含有的微量放射性在催化mg基储氢合金领域开辟了新的应用前景。
23.3.本发明将此催化剂加入mgh2中，通过球磨的方法能够使得催化剂在mgh2表面均匀分散进而获得优异的催化性能，并且解决了催化剂分散不均匀的问题。
附图说明
24.图1为实施例1所得放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料的x射线衍射谱图；
[0025]
图2为实施例1所得放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料的扫描电镜图；
[0026]
图3为实施例1所得放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料的红外光谱图；
[0027]
图4为实施例4所得mgh
2-5wt％1445材料的x射线衍射谱图；
[0028]
图5为实施例4所得mgh
2-5wt％1445材料不同温度的吸放氢性能图。
具体实施方式
[0029]
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0030]
以下实施例中，所用仪器设备为：
[0031]
x射线衍射仪：7000x，shimadzu，japan；
[0032]
透射电子显微镜：jem-2100f，jeol，japan；
[0033]
高分辨透射电子显微镜：jem-2100f，jeol，japan；
[0034]
管式炉：oft-1200x，合肥科晶，china；
[0035]
抽滤设备：shb-iiis，恒岩仪器，china；
[0036]
性能测试：sieverts-type，china。
[0037]
实施例1
[0038]
(1)将0.2g六水合硝酸铀酰和0.13g1,4,5,8-萘四甲酸称量配制后在烧杯中均匀混合，得到混合物；
[0039]
(2)在烧杯中加入4mln,n-二甲基甲酰胺和16ml去离子水，均匀混合超声至混合溶液均匀，搅拌至溶质完全溶解，得到反应液；
[0040]
(3)将步骤(2)所得反应液加入到50ml反应釜内衬中，将反应釜放入烘箱中，在105℃下反应7天，反应结束后，反应釜自然冷却至室温后，在转速8500rpm离心，离心持续时间为3min，离心后反应产物采用去离子水和无水乙醇先后洗涤4次，最后干燥后得到放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料。
mgh2体系之后，吸氢及放氢过程对集体合金的结构构型和相变过程没有明显的影响。
[0054]
进一步探究制备复合材料mgh
2-5wt％(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]的动力学性能，所测试的数据呈现在图5，本发明添加催化剂相对比与纯氢化镁性能得到较大程度的改善：mgh
2-5wt％(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]样品在吸氢方面，温度控制在473k，423k与353k时，其吸氢容量可以在5mpa氢压下，一小时内达到4.9wt％，4.2wt％，2wt％，放氢方面，温度控制在597k及573k时，一小时内放氢容量可以达到5.4wt％及2.9wt％，同等条件下，对比纯氢化镁有着较为显著的改善。
[0055]
实施例5
[0056]
含2.5wt％放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料的mg基储氢合金材料
[0057]
取0.05g实施例1所得放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料与1.95g氢化镁粉末装入球磨罐中，球料比为60:1，450rpm球磨12h，最终得到含2.5wt％放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料的mg基储氢合金材料，记为mgh
2-2.5wt％1445，并用于储氢吸放氢动力学测试。
[0058]
测试结果与实施例4相似，本发明添加催化剂相对比与纯氢化镁性能得到较大程度的改善。
[0059]
实施例6
[0060]
含7.5wt％放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料的mg基储氢合金材料
[0061]
取0.15g实施例1所得放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料与1.85g氢化镁粉末装入球磨罐中，球料比为60:1，450rpm球磨12h，最终得到含7.5wt％放射性(dmf)2[(uo2)2(h2o)
1.5
l
4-]晶体材料的mg基储氢合金材料，记为mgh
2-7.5wt％1445，并用于储氢吸放氢动力学测试。
[0062]
测试结果与实施例4相似，本发明添加催化剂相对比与纯氢化镁性能得到较大程度的改善。
[0063]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种放射性储氢材料催化剂的制备方法，其特征在于，将六水合硝酸铀酰、1,4,5,8-萘四甲酸、n,n-二甲基甲酰胺和去离子水进行水热反应，反应结束后离心、洗涤、干燥即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)将六水合硝酸铀酰和1,4,5,8-萘四甲酸混合均匀，得到混合物；(2)在步骤(1)所得混合物中加入n,n-二甲基甲酰胺和去离子水，超声、搅拌至溶质完全溶解，得到反应液；(3)将步骤(2)所得反应液进行水热反应，反应结束后离心、洗涤、干燥即得。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸铀酰与1,4,5,8-萘四甲酸的质量比为1:(0.6～0.7)。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述n,n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为1:(3.5～4.5)。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸铀的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为(45～55mg):1ml。6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应温度为100～105℃，反应时间为7～8天。7.权利要求1-6任一项所述制备方法制备得到的放射性储氢材料催化剂。8.一种镁基储氢合金材料，其特征在于，含有权利要求7所述的放射性储氢材料催化剂。9.权利要求8所述镁基储氢合金材料的制备方法，其特征在于，将权利要求7所述放射性储氢材料催化剂与氢化镁粉末混合后进行球磨。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述放射性储氢材料催化剂占镁基储氢合金材料的百分比为2.5wt％-7.5wt％。

技术总结
本发明提供了一种放射性储氢材料催化剂、镁基储氢合金材料及制备方法，属于储氢催化剂材料技术领域。本发明通过将六水合硝酸铀酰、1,4,5,8-萘四甲酸、N,N-二甲基甲酰胺和去离子水进行水热反应，反应结束后离心、洗涤、干燥得到放射性储氢材料催化剂。本发明提供的制备方法简单，并且得到的催化剂相貌简单，将此催化剂加入到MgH2中，使含有微量放射性的催化剂在催化Mg基储氢合金领域开辟了新的应用前景。催化Mg基储氢合金领域开辟了新的应用前景。


技术研发人员：解秀波 肖立嵘 宋建鑫 杜伟 刘伟 代子寅 侯传信
受保护的技术使用者：烟台大学
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/10/15