CN109467047A - 一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法 - Google Patents
一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109467047A CN109467047A CN201811244627.6A CN201811244627A CN109467047A CN 109467047 A CN109467047 A CN 109467047A CN 201811244627 A CN201811244627 A CN 201811244627A CN 109467047 A CN109467047 A CN 109467047A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sns
- hydrogen storage
- storage material
- preparation
- composite hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
- C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
- C01B3/0078—Composite solid storage mediums, i.e. coherent or loose mixtures of different solid constituents, chemically or structurally heterogeneous solid masses, coated solids or solids having a chemically modified surface region
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,首先通过HF酸剥离Ti3AlC2形成Ti3C2,然后通过水热反应及高温活化处理得到Ti3C2/SnS;第三步通过浸渍法合成Ti3C2/SnS/MF复合材料,然后用Ti3C2/SnS/MF复合材料吸附PMMA‑LiBH4的四氢呋喃溶液,形成PL/Ti3C2/SnS/MF复合材料;本发明通过简单方法合成的PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料不仅具有良好的放氢性能而且还具有一定疏水性,PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的起始放氢温度低至80℃,主要放氢温度在300‑400℃,且在350℃下1h内的放氢量达到了6.3wt%,且比PL/SnS/MF复合储氢材料的放氢性能高,证明Ti3C2与PL/SnS/MF复合储氢材料协同提高了PMMA‑LiBH4的放氢性能。
Description
技术领域
本发明涉及新能源材料的储氢材料技术领域,具体涉及一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法。
背景技术
开发安全、高效的储运技术是发展氢经济的关键,固体储氢材料因其安全性高和储存便捷被认为是理想的储氢材料,其中轻金属配位氢化物因具有高的储氢容量而被广泛的关注,硼氢化锂(LiBH4)的质量储氢密度和体积储氢密度分别为18.5wt%和121kg/m3,但仍然存在放氢温度高、可逆性差等不足,其严重阻碍其作为储氢材料的应用。
为了改善LiBH4的可逆储氢性能,研究者采用了掺杂催化剂、阴阳离子替代、纳米限域和与高分子材料复合等方法;PMMA限域LiBH4是一种有效改善LiBH4储氢性能的方法;由于在气体选择性方面PMMA对H2/O2的渗透比高于其他同类的高分子材料,因此能阻止H2O和O2而让H2自由进出,从而提高LiBH4的稳定性;Huang等报道(40wt%)PMMA限域LiBH4(60wt%)的快速放氢温度为350℃,比纯LiBH4低120℃,表明PMMA限域能有效降低LiBH4的放氢温度。
近年来,具有类石墨烯结构的二维层状过渡金属碳化物(MXene)成为研究热点,其中研究较多的是Ti3C2Mxene,Ti3C2MXene的结构类似于表面负载大量TiO2的石墨烯,能很好地改善材料的储氢性能;Liu等报道了Ti3C2Mxene催化改性MgH2的储氢性能,当添加5wt%Ti3C2Mxene后,MgH2在300℃和1min内放出6.2wt%氢气,表现出了较好的动力学性能;然而随着储氢材料的发展,单一Ti3C2的导电性及催化储氢性能已无法满足需求,对Ti3C2进行表面包覆对其电化学吸放氢性能有所改善,但不明显;纳米复合材料比单一材料具有更高的催化储氢性能,因此通过复合Ti3C2与其他材料制成一种混合型二维复合储氢材料将大大提升Ti3C2Mxene的放氢性能。
锡基材料因为具有高的比容量而受到广泛关注,单质锡的理论容量为 990 mAh/g,约是目前商业化使用的石墨负极材料容量的三倍,但是锡基材料在充放电过程中存在显著的体积效应(体积膨胀约 300%),导致电极材料粉化脱落问题限制了其实际应用;SnS 作为锡基材料中的一种,具有较高的理论比容量,但是SnS 本身存在导电性差,循环过程中体积效应大等问题,因此大大限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,通过此制备方法合成的PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料不仅具有较好的放氢性能而且还具有一定疏水性,起始放氢温度低至80℃。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,包括如下步骤:
S1、Ti3C2的制备:称取Ti3AlC2粉末,将其浸泡在质量分数为40%的HF酸中,搅拌24h,用去离子水洗涤,离心3-5次直到清洗液pH达到5~6,干燥即得到粉末Ti3C2;
S2、Ti3C2/SnS的制备:称取步骤S1制得的Ti3C2粉末,加入到CTAB的水溶液中,搅拌24h,而后,加入L-半胱氨酸和Na2SnO3·4H2O,搅拌20min后转移到水热釜中180-200℃下保温24h,之后,将沉淀离心出来,烘干,并高温活化即得到Ti3C2/SnS复合储氢材料;
S3、Ti3C2/SnS/MF的制备:取步骤S2制得的Ti3C2/SnS复合储氢材料配置成5-10mg/mL水溶液,加入三聚氰胺泡沫吸取溶液,加热,最后干燥即得到Ti3C2/SnS/MF样品;
S4、PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的制备:配制PMMA-LiBH4的四氢呋喃溶液,记为PL/THF,然后用步骤S3制得的Ti3C2/SnS/MF吸附PL/THF溶液,最后抽真空,晾干即得到PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料。
采用本发明的制备方法,首先本文通过HF剥离法制备出了Ti3C2,然后用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其进行插层处理,并以L-半胱氨酸和Na2SnO3·4H2O为前驱体,与CTAB插层处理后的Ti3C2一起进行水热反应,再经高温活化处理制备了Ti3C2/SnS复合材料;利用高导电的二维Ti3C2作为基体材料,将其与SnS进行复合,使得部分负载的SnS有效进入Ti3C2层间,利用Ti3C2层间的限域效应以及Ti3C2基体的缓冲效应,有效缓解SnS材料在循环过程中的体积效应,提高SnS基复合材料的循环稳定性;并通过浸渍法合成Ti3C2/SnS/MF复合材料,再与PMMA-LiBH4复合形成PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料,将LiBH4很好地改善了材料的储氢性能。
优选的,步骤S1中Ti3AlC2与HF酸的固液比为1:8-12。
优选的,步骤S1中干燥条件为80℃干燥12h。
优选的,步骤S2中Ti3C2、L-半胱氨酸、SnS的质量比为1:2-4:1-3。
优选的,步骤S2中高温活化条件为400-600℃氮气保护下干燥0.5-2h。
优选的,步骤S3中加热条件为80℃下加热2h。
优选的,步骤S3中干燥条件为180℃真空干燥4h。
优选的,步骤S4中PMMA、LiBH4的质量浓度比为1.5:1。
优选的,步骤S2中CTAB的摩尔浓度为0.02M。
优选的,步骤S4中Ti3C2/SnS/MF与PL/THF的固液比为10-15:1,按照本发明的固液比制得的PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料,使LiBH4能达到最佳的储氢效率。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)通过HF剥离法制备出了Ti3C2,然后用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其进行插层处理,并以L-半胱氨酸和Na2SnO3·4H2O为前驱体,与CTAB插层处理后的Ti3C2一起进行水热反应,再经高温活化处理制备了Ti3C2/SnS复合材料;利用高导电的二维Ti3C2作为基体材料,将其与SnS进行复合,使得部分负载的SnS有效进入Ti3C2层间,利用Ti3C2层间的限域效应以及Ti3C2基体的缓冲效应,有效缓解SnS材料在循环过程中的体积效应,提高SnS基复合材料的循环稳定性;
(2)通过浸渍法利用三聚氰胺泡沫吸取Ti3C2/SnS复合材料溶液,使三聚氰胺泡沫的3D孔结构状态及Ti3C2的层状结构得到保持,并使Ti3C2/SnS复合材料镶嵌到三聚氰胺的孔结构中,以提高复合材料的储氢性能;
(3)通过浸渍-蒸发法与PMMA-LiBH4进行复合,使PL填充到Ti3C2/SnS/MF的孔结构中,并负载到SnS/MF表面,也有PL负载于三聚氰胺泡沫的枝杈上,通过浸渍法不会破坏材料的结构,同时提高了PL的放氢性能。
附图说明
图1为HF酸剥离前后Ti3AlC2和Ti3C2样品的 XRD 图谱。
图2为对Ti3C2进行CTAB 插层处理前后的 XRD 图谱。
图3为Ti3C2/SnS复合材料的XRD 图谱。
图4为Ti3C2/SnS/MF复合材料的XRD谱图。
图5为PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的XRD图谱。
图6为Ti3C2/SnS/MF复合材料的SEM图。
图7为PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的SEM图。
图8为SnS/MF(a)、Ti3C2/SnS/MF(b)、PL/Ti3C2/SnS/MF(c)的接触角。
图9为PL/Ti3C2/SnS/MF(a)、PL/SnS/MF(b)的程序升温放氢曲线。
图10为PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的恒温放氢曲线。
图11为PL/Ti3C2/SnS/MF(a)、PL/ SnS/MF(b)在350℃的恒温放氢曲线。
图12为PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料在不同温度放氢后的XRD谱图。
图13为PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料在不同温度放氢后的FTIR谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明;除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,包括如下步骤:
S1、Ti3C2的制备:称取纯度大于98%的Ti3AlC2粉末5g,将其浸泡在50ml质量分数为40%的HF酸中,搅拌24h,用去离子水洗涤3-5次直到清洗液pH达到5~6,离心得到粉末,并与80℃干燥12h即得到粉末Ti3C2;
图1是HF酸剥离前后Ti3AlC2和Ti3C2的XRD图谱,由图中结构可知,原材料Ti3AlC2的XRD图谱与标准Ti3AlC2图谱匹配度很高,而且原材料具有非常好的结晶性;对比 HF 剥离前的XRD图谱,HF 酸处理之后的样品结晶度和结构有序度明显下降;HF 酸剥离之后 Ti3C2的XRD 中主峰位置(002)明显往小角度方向偏移,即在 HF 酸剥离后Ti3C2的层间距变大,这就说明在 HF 酸剥离过程中,Ti3AlC2材料中的Al层能够被 HF 酸刻蚀,使得Ti3C2层间距变大,显示出很好的剥离效果,而且,在 HF 剥离之后的 XRD 图谱中,原材料Ti3AlC2的峰完全消失。
S2、Ti3C2/SnS的制备:
方案一:称取步骤S1制得的Ti3C2粉末0.5g,加入到0.02M CTAB的水溶液中,室温下搅拌24h,而后,加入1g L-半胱氨酸和0.5g Na2SnO3·4H2O,搅拌20min后转移到水热釜中180℃下保温24h,之后,将沉淀离心出来,烘干,并与400℃高温活化0.5h即得到Ti3C2/SnS复合储氢材料,命名为样品S1;
方案二:称取步骤S1制得的Ti3C2粉末0.5g,加入到0.02M CTAB的水溶液中,室温下搅拌24h,而后,加入1.5g L-半胱氨酸和1g Na2SnO3·4H2O,搅拌20min后转移到水热釜中200℃下保温24h,之后,将沉淀离心出来,烘干,并与600℃高温活化1h即得到Ti3C2/SnS复合储氢材料,命名为样品S2;
方案三:称取步骤S1制得的Ti3C2粉末0.5g,加入到0.02M CTAB的水溶液中,室温下搅拌24h,而后,加入2g L-半胱氨酸和1.5g Na2SnO3·4H2O,搅拌20min后转移到水热釜中190℃下保温24h,之后,将沉淀离心出来,烘干,并与400℃高温活化2h即得到Ti3C2/SnS复合储氢材料,命名为样品S3;
CTAB是一种较为普遍使用的阳离子表面活性剂,它是由疏水的有机长链及亲水的季胺基团组成,当CTAB溶解在水中,其亲水的季胺基团会使得CTAB电离出CTA+,因Ti3C2是由HF酸从Ti3AlC2中剥离出来,而且剥离之后的Ti3C2会带上-OH,-F等亲水基团,因此Ti3C2表面带负电,将制得的Ti3C2粉末浸泡在CTAB水溶液中,因为静电力的相互作用,CTA+能够插层到带负电的Ti3C2层间,使得Ti3C2的层间距撑大;当CTAB插层后,CTAB/Ti3C2的XRD图谱如图2所示,由图中结果可知:主峰(002)从原来的9.04°偏移到3.98°,这一结果证实了CTAB对Ti3C2具有插层作用。
在CTAB/Ti3C2溶液中加入L-半胱氨酸及Na2SnO3·4H2O后,SnO3 2-因为与Ti3C2层间的CTA+存在静电相互作用而进入到Ti3C2层间,与溶液中存在的S2-发生反应,经过水热反应及高温活化处理得到Ti3C2/SnS(样品S1,S2,S3),三个样品的XRD图谱如图3所示,由图结果可知,样品峰与标准SnS峰都匹配得很好,证实了合成的物质中含有SnS且结晶度较高;此外,Ti3C2基体的主峰位置在7.14°,虽然相比于SnS负载前CTAB/Ti3C2(3.98°)的层间距有所减小,但是其层间距仍然大于Ti3C2,这证实了可能有部分SnS嵌入到Ti3C2层间;因CTA+离子的体积大于SnS且在高温活化处理之后CTAB分解,因此相比于CTAB/Ti3C2层间距有所减小;对比三个不同的Ti3C2/SnS样品可以发现,S2的结晶度最高;这是由于L-半胱氨酸与Na2SnO3·4H2O的加入量较少时,S1样品中的Ti3C2基体上SnS负载量较少,因此其XRD峰中对应的SnS峰强度相对较弱;而当二者的加入量增加,其对应的S2中Ti3C2基体上的SnS负载量增加,因此其对应的强度也较高;而当L-半胱氨酸与Na2SnO3·4H2O加入量继续增大,其对应S3中XRD峰强度反而减弱,可能的原因是合成出来的SnS量过多导致其在SnS载体上的分布不均匀以及团聚,对应峰强度减弱。
S3、Ti3C2/SnS/MF的制备:取步骤S2制得的S2样品Ti3C2/SnS复合储氢材料配置成10mg/mL水溶液,加入三聚氰胺泡沫吸取溶液,80℃加热2h,最后于180℃真空干燥4h即得到Ti3C2/SnS/MF样品;
图4是Ti3C2/SnS/MF复合材料的XRD谱图,由图4结果可知,2θ=7.14°的最强峰为Ti3C2的特征峰,SnS/MF只出现了一个宽峰,可能是在加热的过程SnS出现了堆积;Ti3C2/SnS/MF中出现了Ti3C2的特征峰,表明在制备的过程Ti3C2没有被破坏。
图6是Ti3C2/SnS/MF复合材料的SEM图,由图中结果可知,三聚氰胺泡沫仍旧保持着3D孔结构状态,表明在制备Ti3C2/SnS/MF复合材料的过程中三聚氰胺泡沫的结构没有被破坏,同时可以观察到 Ti3C2/SnS/MF复合材料的结构中存在片层物质,这种物质可能为Ti3C2/SnS的复合物。
S4、PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的制备:配制90mg/mL PMMA-60 mg/mL LiBH4的四氢呋喃溶液50ml,记为PL/THF,然后加入步骤S3制得的Ti3C2/SnS/MF 75mg吸附PL/THF溶液,最后抽真空,自然晾干即得到PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料。
图5为PL/Ti3C2/SnS/MF的XRD图谱,由图5可以看出,与PL/SnS/MF相比,PL浸渍到Ti3C2/SnS/MF后XRD中也出现了Ti3C2的特征峰,表明在浸渍蒸发的过程中PL没有破坏Ti3C2/SnS/MF的结构;同时在PL/Ti3C2/SnS/MF的XRD中出现了LiBH4的特征峰,说明PL成功的与Ti3C2/SnS/MF结合;同时在PL/ SnS/MF与PL/Ti3C2/SnS/MF的XRD中都出现了BN相,其原因可能是静电作用形成了BN。
图7为PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的SEM图,由图中结果可知,PL填充到Ti3C2/SnS/MF的孔结构中,并负载到 Ti3C2/SnS的表面,也有PL负载到了三聚氰胺泡沫的枝杈上;同时由图中可以看出PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料表面有颗粒出现,这些颗粒为LiBH4,颗粒尺寸大约为30-40nm,这可能是PMMA的限域作用减小了LiBH4的尺寸。
图8分别为SnS/MF(a)、Ti3C2/SnS/MF(b)、PL/Ti3C2/SnS/MF(c)的疏水性能测试结果图,由图8(a)结果可知,SnS/MF的接触角为140°,具有超疏水性;由图8(b)可知,Ti3C2/SnS/MF的接触角为128°(图8b),表明Ti3C2/SnS/MF具有疏水性,但其接触角比SnS/MF的接触角小,可能是Ti3C2降低了Ti3C2/SnS/MF的疏水性,主要是由于带有-OH、-O或F表面官能团的Ti3C2MXene具有较好的亲水性;图8(c)中PL/Ti3C2/SnS/MF的接触角为115°,接触角大于90°,表明PL浸渍到Ti3C2/SnS/MF后的复合物仍具有较好的疏水性。
实施例2
通过储氢测试仪对PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料样品进行储氢性能测试,每次测试所用样品质量约为0.2g,程序升温放氢测试时,将样品装入反应器中,然后连接到储氢测试仪上抽真空,进行测试;由室温以2℃/min的升温速率升至500℃,恒温放氢测试时,在抽真空之后,需要先往反应器中充入100bar H2,快速加热到指定温度,待温度稳定之后进行恒温放氢性能测试。
图9为PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的程序升温放氢TPD曲线,从图9中可知,PL/Ti3C2/SnS/MF(a)、PL/SnS/MF(b)都表现出明显的三步放氢过程,其中PL/Ti3C2/SnS/MF(a)的起始放氢温度为80℃,比PL/ SnS/MF(b)的起始放氢温度低了16℃;但PL/Ti3C2/SnS/MF和PL/SnS/MF在第一、第二阶段的放氢过程相似,可能是PMMA的限域作用增强了LiBH4的放氢性能,或PMMA与LiBH4,相互作用增强了LiBH4的放氢性能;在300-400℃之间PL/Ti3C2/SnS/MF表现出了较好的放氢性能,即300℃时开始快速放氢,400℃时放氢基本结束;而PL/SnS/MF快速放氢阶段为350-500℃,且在500℃时PL/Ti3C2/SnS/MF的总放氢量比PL /SnS/MF高;引起这些改变的原因是在高温时Ti3C2与LiBH4相互作用促进了整体的放氢性能;由此表明,与SnS/MF相比,Ti3C2的加入增强了PL的放氢性能。
图10为PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料在250℃、300℃、350℃的恒温放氢曲线,从图中可知,PL/Ti3C2/SnS/MF在250℃时仅仅放出1.2wt%氢气,当放氢温度从250℃升高到350℃时,放氢速率变快且放氢量增高。
图11为PL/Ti3C2/SnS/MF(a)、PL/ SnS/MF(b)在350℃的恒温放氢曲线,与PL/ SnS/MF相比(如图11(b)),350℃时PL/Ti3C2/SnS/MF(a)表现出了较好的动力学性能,即350℃时1h内PL/Ti3C2/SnS/MF放出大约6.3wt%的氢气;上述的结果证明350℃时PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料具有良好的放氢性能,与SnS/MF相比,Ti3C2增强了PL的放氢性能。
实施例3
为了考察PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的放氢反应机理,对PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料在不同温度放氢后的XRD和FTIR谱图进行测试,结果如图12-13所示,由图12可知,当加热温度达到100℃时,仍旧有LiBH4相,且出现了新物质Li3BO3,表明在低温下LiBH4与PMMA发生反应放出少量氢气,与图9中放氢曲线的第一放氢阶段相对应;继续升高温度至200℃,在XRD图中观察到LiBH4减少,有新物质LiB5O8出现,且Li3BO3依然存在,表明温度升高后LiBH4与PMMA进一步反应放出氢气;进一步升高温度到300℃,几乎观察不到LiBH4相(从图13FTIR谱图中看出有LiBH4存在),出现了LiB8O13、TiB12和TiB,而且LiB5O8消失,表明LiBH4开始与Ti3C2反应放出氢气;当反应温度达到400℃后,已经观察不到LiBH4的特征峰,同时Li3BO3与TiB的峰强度增大,TiB12的峰增多,表明在300-400℃过程中LiBH4主要与Ti3C2反应放出氢气。
由图13中FTIR可知,当温度为100-200℃时,还存在很强BH键;随着温度增加到300℃,B-H键减弱,表明LiBH4分解;当温度达到400℃时LiBH4的振动峰几乎消失,表明LiBH4发生反应;同时在放氢的样品中出现了B-O键,表明LiBH4与PMMA发生反应,这与XRD中出现硼氧化物一致。
综上所述,本发明通过简单方法合成的PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料不仅具有较好的放氢性能而且还具有良好的疏水性,PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的起始放氢温度为80℃,主要放氢温度为300-400℃,在350℃ 1h内的放氢量达到了6.3wt%,PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的放氢机理为低温下LiBH4与PMMA反应生成Li3BO3和LiB5O8;高温下LiBH4与PMMA、Ti3C2相互作用生成Li2B8O13和TiB12、TiB,促进了LiBH4的放氢性能。
以上所述,仅为本发明的说明实施例,并非对本发明任何形式上和实质上的限制,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,做出的若干改进和补充也应视为本发明的保护范围;凡熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明精神和范围的情况下,利用以上所揭示的技术内容做出的些许更改、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对上述实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变,均仍属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、Ti3C2的制备:称取Ti3AlC2粉末,将其浸泡在质量分数为40%的HF酸中,搅拌24h,用去离子水洗涤,离心3-5次直到清洗液pH达到5~6,干燥即得到粉末Ti3C2;
S2、Ti3C2/SnS的制备:称取步骤S1制得的Ti3C2粉末,加入到CTAB的水溶液中,搅拌24h,而后,加入L-半胱氨酸和Na2SnO3·4H2O,搅拌20min后转移到水热釜中180-200℃下保温24h,之后,将沉淀离心出来,烘干,并高温活化即得到Ti3C2/SnS复合储氢材料;
S3、Ti3C2/SnS/MF的制备:取步骤S2制得的Ti3C2/SnS复合储氢材料配置成5-10mg/mL水溶液,加入三聚氰胺泡沫吸取溶液,加热,最后干燥即得到Ti3C2/SnS/MF样品;
S4、PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料的制备:配制PMMA-LiBH4的四氢呋喃溶液,记为PL/THF,然后用步骤S3制得的Ti3C2/SnS/MF吸附PL/THF溶液,最后抽真空,晾干即得到PL/Ti3C2/SnS/MF复合储氢材料。
2.根据权利要求1所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S1中Ti3AlC2与HF酸的固液比为1:8-12。
3.根据权利要求1所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S1中干燥条件为80℃干燥12h。
4.根据权利要求1所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S2中Ti3C2、L-半胱氨酸、SnS的质量比为1:2-4:1-3。
5.根据权利要求1所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S2中高温活化条件为400-600℃氮气保护下干燥0.5-2h。
6.根据权利要求1所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S3中加热条件为80℃下加热2h。
7.根据权利要求1所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S3中干燥条件为180℃真空干燥4h。
8.根据权利要求1所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S4中PMMA、LiBH4的质量浓度比为1.5:1。
9.根据权利要求1所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S2中CTAB的摩尔浓度为0.02M。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法,其特征在于,步骤S4中Ti3C2/SnS/MF与PL/THF的固液比为10-15:1。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811244627.6A CN109467047A (zh) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | 一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811244627.6A CN109467047A (zh) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | 一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109467047A true CN109467047A (zh) | 2019-03-15 |
Family
ID=65664406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811244627.6A Withdrawn CN109467047A (zh) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | 一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109467047A (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111003686A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-14 | 北京航空航天大学 | 一种新型室温储氢材料及其制备方法 |
CN111153405A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-05-15 | 武汉科技大学 | Ti3C2 MXene纳米片材料的制备方法 |
WO2022227681A1 (zh) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Tcl科技集团股份有限公司 | 一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管及其制备方法 |
CN115285935A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-11-04 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种LDH与MXene复合改性氢化镁的储氢材料及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060292064A1 (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Christopher Wolverton | High density hydrogen storage material |
CN105062033A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | 高容量有机-无机复合储氢材料及其制备方法 |
CN108499588A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-09-07 | 东华大学 | 一种g-C3N4/MXene复合材料的制备方法 |
-
2018
- 2018-10-24 CN CN201811244627.6A patent/CN109467047A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060292064A1 (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Christopher Wolverton | High density hydrogen storage material |
CN105062033A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-18 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | 高容量有机-无机复合储氢材料及其制备方法 |
CN108499588A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-09-07 | 东华大学 | 一种g-C3N4/MXene复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
罗建敏等: "SnS@Ti3C2复合材料的制备及其储锂性能研究", 《现代技术陶瓷》 * |
陈丹丹等: "Ti3C2MXene复合材料改善PMMA-LiBH4的储氢性能", 《人工晶体学报》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111003686A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-14 | 北京航空航天大学 | 一种新型室温储氢材料及其制备方法 |
CN111153405A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-05-15 | 武汉科技大学 | Ti3C2 MXene纳米片材料的制备方法 |
WO2022227681A1 (zh) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Tcl科技集团股份有限公司 | 一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管及其制备方法 |
CN115285935A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-11-04 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种LDH与MXene复合改性氢化镁的储氢材料及其制备方法 |
CN115285935B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-11-14 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种LDH与MXene复合改性氢化镁的储氢材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109467047A (zh) | 一种Ti3C2MXene复合储氢材料的制备方法 | |
CN111180693B (zh) | 负极活性材料及其制备方法和应用 | |
CN105826527B (zh) | 一种多孔硅-碳复合材料及其制备方法和应用 | |
CN111403701B (zh) | 一种铁基化合物复合氮掺杂石墨烯钠离子负极电池材料的制备方法 | |
CN109326784B (zh) | 磷掺杂MoS2负载石墨烯纳米片的制备方法及应用 | |
CN109755482A (zh) | 硅/碳复合材料及其制备方法 | |
CN106848199A (zh) | 一种锂离子电池纳米硅/多孔碳复合负极材料及其制备方法和应用 | |
CN113241443B (zh) | 一种氟化铁/碳复合正极材料、其制备方法和锂离子电池 | |
CN104269555A (zh) | 一种锂离子动力与储能电池用软碳负极材料、制备方法及其用途 | |
CN106115675A (zh) | 一种制备介孔石墨烯的方法 | |
CN109148843B (zh) | 一种具有良好高温性能的硼掺杂负极材料及其固相制备方法 | |
CN104577072A (zh) | 一种氧化石墨烯基MoO2高性能锂/钠离子电池电极材料的制备方法 | |
CN107275571A (zh) | 一种硫化锂/纳米硅碳全电池及其制备方法与应用 | |
CN106207126B (zh) | 一种Fe3O4/rGO三明治结构的锂离子电池负极材料的制备方法 | |
CN114464794A (zh) | 一种基于压电效应制备高性能锂离子硅基负极材料的方法及其应用 | |
CN104091915B (zh) | 一种高容量和循环稳定的电化学贮钠复合电极及制备方法 | |
CN103337607B (zh) | 由钛铁矿制备锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的方法 | |
CN103413922B (zh) | 锂离子电池负极材料的制备方法 | |
CN117334859A (zh) | 负极材料及其制备方法、电池 | |
CN112289985A (zh) | 一种C@MgAl2O4复合包覆改性的硅基负极材料及其制备方法 | |
CN104091926B (zh) | Ws2纳米瓦/石墨烯电化学贮钠复合电极及制备方法 | |
CN105720268A (zh) | 一种锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
CN113241444B (zh) | 一种FeF3基复合正极材料、其制备方法和锂离子电池 | |
CN109817954A (zh) | 一种三维有序多孔碳内嵌氧化物材料的制备方法 | |
CN108565410A (zh) | 锂离子电池二氧化锡/石墨烯复合负极材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190315 |