专利名称：一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法
技术领域：
本发明一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，属于无机多孔材料应用领域，具体来讲就是采用负载和氢气还原及扩散方法制备一种纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料的方法。
二、技术背景镁基金属贮氢材料由于其贮氢量大，重量轻，价格便宜，资源丰富，一直是被认为是理想的贮氢材料。但镁及其合金作为也存在三个缺点(1)吸放氢速度较慢，反应动力学性能差；(2)氢化物较稳定，放氢需要较高的温度；(3)镁及其合金的表面容易形成一层致密的氧化膜，以上这些缺点严重阻碍了镁基金属贮氢材料的实用化进程。
为此，各国科学家针对上述缺点，通过围绕镁基贮氢材料的制备、纳米化及复合等进行研究，在保持贮氢量大，放氢温度低的情况下取得了可喜的进展。
由于常规制备方法，很难将镁基贮氢材料的粒径进一步缩小，开发真正具有纳米材料物理效应的镁基材料成为制备良好贮氢性能的镁基金属贮氢材料的关键。
介孔分子筛材料如M41S、SBA系列，因其孔径能在1.5nm到30nm范围内连续可调，孔道有序排列和极高的比表面积等优异的性能，已引起了国际上化学、材料、物理等学科研究者的极大兴趣并进行了广泛的探索。在此基础上延伸的介孔复合材料作为另一种新型材料，也已成为工业催化领域以及凝聚态物理和材料学科领域的一个新的学科前沿。由于介孔复合材料是有序介孔固体中的纳米粒子，有良好的分散性，粒子之间的耦合作用较弱，粒子与介孔固体壁的界面有耦合效应等，使其呈现若干新的性能。
氧化物和盐类在分子筛内外表面及孔穴中可自发形成原子水平的分散[谢有昌等，中国科学，1993，23(2)113-119；张雪峥等.高等学校化学学报，2003，24(1)121～124]，分散后体系的熵可大大增加，同时在表面生成新键，导致体系的总自由能下降。将分子筛内金属还原，可进一步改善分子筛的内外表面及孔穴的性质。利用氧化物或盐类在分子筛内外表面及孔穴中分散可对分子筛实行改性，可制得高活性、高选择性的催化剂和吸附剂以及其他新材料。
到目前为止，人们已经用很多元素如Mn、Zn、Cu等对介孔材料进行了修饰，但以往对这方面的研究主要集中在其对化学催化效果的影响上，也有涉及其它领域如磁学特性的研究。
本发明者经过深入研究，将镁基金属的良好贮氢性能与分子筛的优良的孔道及表面等性能结合通过盐类扩散及拟氧化物扩散手段制备了一组装有Fe、Ni、Cu等金属(镁基金属贮氢材料活化催化剂)及贮氢量较大性能优异的纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料。
发明内容
本发明一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其目的在于是提供一种利用孔径可调变的介孔分子筛为载体，通过负载和氢气还原及扩散方法将镁基金属置入分子筛孔内，复合而成纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料方法的技术方案。
本发明一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其特征在于是一种纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料的制备方法，利用孔径可调变的介孔分子筛为载体，通过负载和氢气还原及扩散方法将镁基金属置入分子筛孔内，复合而成纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料，具体而言就是首先将载体介孔分子筛浸渍于金属盐水溶液中，浸渍、干燥、焙烧得到介孔分子筛金属氧化物复合物；然后将制得的介孔分子筛金属氧化物复合物在高温炉中、氢气气氛下采用程序升温还原，得金属介孔分子筛复合物；再将金属介孔分子筛复合物与氢化镁在氢气气氛下扩散，得纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料，其具体操作过程为I、将介孔分子筛在一定温度下浸渍于金属盐水溶液中，浸渍12-48h，于373-473K干燥，773-823K焙烧3-5h，得介孔分子筛金属氧化物复合物；II、介孔分子筛金属氧化物复合物在高温炉中，氢气气氛下，采用程序升温还原约3-5h，还原温度以TPR结果调整，得介孔分子筛金属复合物；III、将还原后的金属介孔分子筛复合物与氢化镁按1∶0.1-1的比例混和，并于473-673K下进行1-3次吸放氢，形成扩散，即得纳米级镁基金属介孔分子筛贮氢材料。
上述的一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其特征在于所述的载体介孔分子筛为SBA-15与MCM-41。
上述的一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其特征在于所述的金属盐为Fe、Ni或Cu金属的硝酸盐、乙酸盐或盐酸盐。
上述的一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其特征在于所述的金属盐质量以介孔分子筛负载金属原子重量的1-10％(重量比)计算。
本发明一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法其优点在于通过负载和氢气还原及扩散方法将镁基金属置入分子筛孔内，将镁基金属的良好贮氢性能与分子筛的优良的孔道及表面等性能结合，制备出一类纳米级镁基金属介孔分子筛贮氢材料。
具体实施例方式
实施方式1第一步，将2g介孔分子筛SBA-15在室温下浸渍于九水硝酸铁(1.4g)水溶液40ml中，浸渍24h，于373K干燥，773K焙烧3h，得2.2g介孔分子筛SBA-15氧化铁复合物。
第二步，将介孔分子筛SBA-15氧化铁复合物在高温炉中，H2气氛下(流量40ml/min)，采用程序升温在1023K下还原5h，得2.1g Fe/SBA-15介孔分子筛复合物。
第三步，将Fe/SBA-15介孔分子筛复合物与氢化镁按1∶0.3(重量比)的比例均匀混和，并于673K在氢吸放氢装置P-C-T中扩散3次，即得2.7gMgH2Fe/SBA-15介孔分子筛贮氢材料。
实施方式2第一步，将2g介孔分子筛SBA-15在室温下浸渍于六水氯化镍(0.8g)水溶液40ml中，浸渍48h，于423K干燥，773K焙烧3h，得2.2g介孔分子筛SBA-15氧化镍复合物。
第二步，将介孔分子筛SBA-15氧化镍复合物在高温炉中，H2气氛下(流量25ml/min)，采用程序升温在923K下还原4h，得2.1g Ni/SBA-15介孔分子筛复合物。
第三步，将Ni/SBA-15介孔分子筛复合物与氢化镁按1∶0.5(重量比)的比例均匀混和，并于673K在氢吸放氢装置P-C-T中扩散2次，即得2.9gMgH2Ni/SBA-15介孔分子筛贮氢材料。
实施方式3第一步，将2g介孔分子筛SBA-15在室温下浸渍于六水氯化镍(0.8g)水溶液40ml中，浸渍24h，于3733K干燥，773K焙烧3h，得2.2g介孔分子筛SBA-15氧化镍复合物。
第二步，将介孔分子筛SBA-15氧化镍复合物在高温炉中，H2气氛下(流量25ml/min)，采用程序升温在923K下还原4h，得2.1g Ni/SBA-15介孔分子筛复合物。
第三步，将Ni/SBA-15介孔分子筛复合物与氢化镁按1∶1(重量比)的比例均匀混和，并于673K在氢吸放氢装置P-C-T中扩散4次，即得4gMgH2Ni/SBA-15介孔分子筛贮氢材料。
实施方式4第一步，将2g介孔分子筛MCM-41在303K下浸渍于九水硝酸铁(1.4g)水溶液40ml中，浸渍48h，于373K干燥，773K焙烧4h，得得2.2g介孔分子筛MCM-41氧化铁复合物。
第二步，将介孔分子筛MCM-41氧化铁复合物在高温炉中，H2气氛下(流量10ml/min)，采用程序升温在1023K下还原5h，得2.1g Fe/MCM-41介孔分子筛复合物。
第三步，将Fe/MCM-41介孔分子筛复合物与氢化镁按1∶0.1(重量比)的比例均匀混和，并于673K在氢吸放氢装置P-C-T中扩散3次，即得2.2gMgH2Fe/MCM-41介孔分子筛贮氢材料。
实施方式5第一步，将2g介孔分子筛MCM-41在室温下浸渍于一水乙酸铜(0.6g)水溶液40ml中，浸渍36h，于373K干燥，773K焙烧3h，得2.2g介孔分子筛MCM-41氧化铜复合物。
第二步，将介孔分子筛MCM-41氧化铁复合物在高温炉中，H2气氛下(流量40ml/min)，采用程序升温在1023K下还原3h，得2.1g Cu/MCM-41介孔分子筛复合物。
第三步，将Fe/MCM-41介孔分子筛复合物与氢化镁按1∶0.4(重量比)的比例均匀混和，并于673K在氢吸放氢装置P-C-T中扩散4次，即得2.8MgH2Cu/MCM-41介孔分子筛贮氢材料。
权利要求
1.一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其特征在于是利用孔径可调变的介孔分子筛为载体，通过负载和氢气还原及扩散方法将镁基金属置入分子筛孔内，复合而成纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料，具体而言就是首先将载体介孔分子筛浸渍于金属盐水溶液中，浸渍、干燥、焙烧得到介孔分子筛金属氧化物复合物；然后将制得的介孔分子筛金属氧化物复合物在高温炉中、氢气气氛下采用程序升温还原，得金属介孔分子筛复合物；再将金属介孔分子筛复合物与氢化镁在氢气气氛下扩散，得纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料，其操作过程为I、将介孔分子筛在一定温度下浸渍于金属盐水溶液中，浸渍12-48h，于373-473K干燥，773-823K焙烧3-5h，得介孔分子筛金属氧化物复合物；II、介孔分子筛金属氧化物复合物在高温炉中，氢气气氛下，采用程序升温还原约3-5h，还原温度以TPR结果调整，得介孔分子筛金属复合物；III、将还原后的金属介孔分子筛复合物与氢化镁按1∶0.1-1的比例混和，并于473-673K下进行1-3次吸放氢，形成扩散，即得纳米级镁基金属介孔分子筛贮氢材料。
2.按照权利要求1所述的一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其特征在于所述的载体介孔分子筛为SBA-15与MCM-41。
3.按照权利要求1所述的一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其特征在于所述的金属盐为Fe、Ni或Cu金属的硝酸盐、乙酸盐或盐酸盐。
4.按照权利要求1所述的一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，其特征在于所述的金属盐质量以介孔分子筛负载金属原子重量的1-10％(重量比)计算。
全文摘要
一种介孔分子筛贮氢材料的制备方法，属于无机多孔材料应用领域，其特征在于是一种镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料的制备方法，具体来讲就是利用孔径可调变的介孔分子筛为载体，通过采用负载和氢气还原及扩散方法将镁基金属置入分子筛孔内，复合而成纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料，过程是首先将载体介孔分子筛浸渍于金属盐水溶液中，浸渍、干燥、焙烧得到介孔分子筛金属氧化物复合物；然后将制得的介孔分子筛金属氧化物复合物在高温炉中、氢气气氛下采用程序升温还原，得金属介孔分子筛复合物；再将金属介孔分子筛复合物与氢化镁在氢气气氛下扩散，得纳米级镁基金属介孔分子筛复合物贮氢材料。该方法将镁基金属的良好贮氢性能与分子筛的优良的孔道及表面等性能结合，制备出一类具有纳米级镁基金属介孔分子筛贮氢材料。
文档编号B01J20/30GK1939583SQ20061004833
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月20日 优先权日2006年9月20日
发明者李晋平, 薛建伟, 赵强, 王建军, 董晋湘 申请人:太原理工大学