CN106099054A - 利用酞菁铁对La‑Mg‑Ni基储氢合金进行改性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用酞菁铁对La‑Mg‑Ni基储氢合金进行改性的方法。采用真空感应熔炼制备La‑Mg‑Ni基储氢合金，采用苯酐‑尿素法制备酞菁铁，然后将二者按照以下重量百分比进行混合：La‑Mg‑Ni基储氢合金为96~99%，酞菁铁为1~4%，二者之和为100%；混合后球磨，球料比20:1，球磨机转速150~200 rpm，球磨时间0.5~1.0 h，即实现利用酞菁铁对La‑Mg‑Ni基储氢合金进行改性。本发明方法简单易行，利用酞菁铁对La‑Mg‑Ni基储氢合金进行改性处理，获得了具有良好循环性能和动力学性能的合金电极，有效改善了储氢合金的综合电化学性能。

Description

利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金进行改性的方法
技术领域
本发明属于材料化学、电化学以及冶金工程研究领域，特别涉及一种利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60 进行改性的方法。
背景技术
储氢合金具有环保和能量密度高的优点，是一种理想的能源载体，其成功地应用于Ni/MH二次电池的负极材料。La-Mg-Ni基储氢合金具有放电容量大的优势，近年来受到广泛的关注，被认为是更有发展前景的储氢合金，但其循环稳定性及动力学性能差，尚不能够商业化生产。众所周知，储氢合金电极的电化学性能不仅与合金组成成分有关，电极的表面状态在电催化活性与抗腐蚀能力方面也发挥重要作用。因此，许多研究人员致力于储氢合金的表面处理，如氟化处理、酸处理和化学镀等。
酞菁是一种具有18个π电子的平面大共轭体系化合物，结构类似于自然界的卟啉。酞菁环内有空穴，可容纳多种过渡金属，环内的两个氢原子被过渡金属取代，就形成金属酞菁配合物。金属酞菁由于具有良好的热稳定性、化学稳定性、高催化活性等优点，在多个领域均发挥重要作用。金属酞菁具有电催化还原功能，消氧功能，已报道将金属酞菁应用于燃料电池、锂电池中。但少有报道将金属酞菁添加到储氢合金中，从而改善Ni/MH电池的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60 进行改性的方法。
具体步骤为：
(1) 按La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60的组成称取纯度在99% 以上的金属粉末，在氩气保护下，真空感应熔炼制备合金，过 200 目筛，制得La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60。
(2) 采用苯酐-尿素法制备酞菁铁，将尿素12 g、邻苯二甲酸酐7.4 g、钼酸铵0.5g和四水合氯化亚铁1.7 g的混合溶液在200~220℃下搅拌反应2~3 h，冷却至室温，加入质量百分比浓度为2%的稀盐酸溶液，煮沸趁热过滤；然后加入蒸馏水煮沸趁热过滤；最后加入质量百分比浓度为2%的氢氧化钠溶液，煮沸趁热过滤，滤出物在80℃下干燥，制得酞菁铁。
(3) 将步骤(1)制得的La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60和步骤(2)制得的酞菁铁按照以下重量百分比进行混合：La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60为96~99%，酞菁铁为1~4%，二者之和为100%；混合后球磨，球料比20:1，球磨机转速150~200 rpm，球磨时间0.5~1.0h，即实现利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金进行改性。
本发明方法简单易行，利用酞菁铁对La-Mg-Ni 基储氢合金进行改性处理，获得了具有良好循环性能和动力学性能的合金电极，有效改善了储氢合金的综合电化学性能。
具体实施方式
实施例 1：
(1) 按La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60的组成称取纯度为99.9%的金属粉末，在氩气保护下，真空感应熔炼制备合金，过 200 目筛，制得La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60。
(2) 采用苯酐-尿素法制备酞菁铁，将尿素12 g、邻苯二甲酸酐7.4 g、钼酸铵0.5g和四水合氯化亚铁1.7 g的混合溶液在210℃下搅拌反应2.5 h，冷却至室温，加入质量百分比浓度为2%的稀盐酸溶液，煮沸趁热过滤；然后加入蒸馏水煮沸趁热过滤；最后加入质量百分比浓度为2%的氢氧化钠溶液，煮沸趁热过滤，滤出物在80℃下干燥，制得酞菁铁。
(3) 将步骤(1)制得的La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60和步骤(2)制得的酞菁铁按照以下重量百分比进行混合：La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60为99%，酞菁铁为1%；混合后球磨，球料比20:1，球磨机转速150 rpm，球磨时间1.0 h，即实现利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金进行改性。
实施例 2：
(1) 按La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60的组成称取纯度为99.9%的金属粉末，在氩气保护下，真空感应熔炼制备合金，过 200 目筛，制得La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60。
(2) 采用苯酐-尿素法制备酞菁铁，将尿素12 g、邻苯二甲酸酐7.4 g、钼酸铵0.5g和四水合氯化亚铁1.7 g的混合溶液在210℃下搅拌反应2.5 h，冷却至室温，加入质量百分比浓度为2%的稀盐酸溶液，煮沸趁热过滤；然后加入蒸馏水煮沸趁热过滤；最后加入质量百分比浓度为2%的氢氧化钠溶液，煮沸趁热过滤，滤出物在80℃下干燥，制得酞菁铁。
(3) 将步骤(1)制得的La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60和步骤(2)制得的酞菁铁按照以下重量百分比进行混合：La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60为98%，酞菁铁为2%；混合后球磨，球料比20:1，球磨机转速200 rpm，球磨时间0.5 h，即实现利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金进行改性。
实施例3：
(1) 按La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60的组成称取纯度为99.9%的金属粉末，在氩气保护下，真空感应熔炼制备合金，过 200 目筛，制得La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60。
(2) 采用苯酐-尿素法制备酞菁铁，将尿素12 g、邻苯二甲酸酐7.4 g、钼酸铵0.5g和四水合氯化亚铁1.7 g的混合溶液在210℃下搅拌反应2.5 h，冷却至室温，加入质量百分比浓度为2%的稀盐酸溶液，煮沸趁热过滤；然后加入蒸馏水煮沸趁热过滤；最后加入质量百分比浓度为2%的氢氧化钠溶液，煮沸趁热过滤，滤出物在80℃下干燥，制得酞菁铁。
(3) 将步骤(1)制得的La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60和步骤(2)制得的酞菁铁按照以下重量百分比进行混合：La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60为96%，酞菁铁为4%；混合后球磨，球料比20:1，球磨机转速200 rpm，球磨时间0.5 h，即实现利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金进行改性。
将上述实施例制得改性合金用电池测试系统和电化学工作站进行测试，结果如下：
1) 添加1%、2%、4%的酞菁铁后，50次充放电循环后电极的放电量保持率有较大提高，从未改性合金电极的63%分别提高到75%、72%和71%。
2) 酞菁铁的加入，使得电极的交换电流密度与极限电流密度均有较大提高，且合金的抗腐蚀性能增强。

Claims (1)

1.一种利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金进行改性的方法，其特征在于具体步骤为：
(1) 按La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60的组成称取纯度在99% 以上的金属粉末，在氩气保护下，真空感应熔炼制备合金，过 200 目筛，制得La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60；
(2) 采用苯酐-尿素法制备酞菁铁，将尿素12 g、邻苯二甲酸酐7.4 g、钼酸铵0.5 g和四水合氯化亚铁1.7 g的混合溶液在200~220℃下搅拌反应2~3 h，冷却至室温，加入质量百分比浓度为2%的稀盐酸溶液，煮沸趁热过滤；然后加入蒸馏水煮沸趁热过滤；最后加入质量百分比浓度为2%的氢氧化钠溶液，煮沸趁热过滤，滤出物在80℃下干燥，制得酞菁铁；
(3) 将步骤(1)制得的La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60和步骤(2)制得的酞菁铁按照以下重量百分比进行混合：La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60为96~99%，酞菁铁为1~4%，二者之和为100%；混合后球磨，球料比20:1，球磨机转速150~200 rpm，球磨时间0.5~1.0 h，即实现利用酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金进行改性。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108465820A (zh) * 2018-03-31 2018-08-31 桂林理工大学 一种利用双核酞菁镍改性ab3型储氢合金的方法
CN108622853A (zh) * 2017-07-17 2018-10-09 长沙理工大学 一种氢化镁/金属酞菁储氢复合材料及其制备方法

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