CN111847380A - 一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法 - Google Patents

一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111847380A
CN111847380A CN202010744308.2A CN202010744308A CN111847380A CN 111847380 A CN111847380 A CN 111847380A CN 202010744308 A CN202010744308 A CN 202010744308A CN 111847380 A CN111847380 A CN 111847380A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium
ball
hydrogen production
based material
low
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Withdrawn
Application number
CN202010744308.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈庆
廖健淞
司文彬
白涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Original Assignee
Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd filed Critical Chengdu New Keli Chemical Science Co Ltd
Priority to CN202010744308.2A priority Critical patent/CN111847380A/zh
Publication of CN111847380A publication Critical patent/CN111847380A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/08—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents with metals
    • 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
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及制氢材料技术领域，特别是涉及一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：将镁粉与钼酸铵混合后与球磨助剂混合球磨，向球磨料中加入聚乙烯醇，冷冻处理，真空冷冻干燥，在保护助剂的氛围中将干燥混合物依次预烧结、高温煅烧，即得镁金属负载三氧化钼颗粒。本发明解决现有技术中镁在水解过程时形成氢氧化镁保护膜会阻碍制氢反应进行的问题；通过三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。

Description

一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法
技术领域
本发明涉及制氢材料及制备方法技术领域，特别是涉及一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法。
背景技术
氢是自然界最丰富的元素，它存在于淡水、海水之中，也存在于碳氢化合物和一切生命物质中。我们常说：“水是生命之源”，而水的源头便是氢，氢是“水之源”，追本溯源，氢才是我们这个星球中一切生命的真正源头。地球表层三分之二的面积，都由水覆盖着、主宰着，而其中的三分之二都由氢构成。因此，氢能若能加以开发利用，对于我们人类而言，是取之不尽用之不竭的能源。
就目前而言，氢能作为“二次能源”，国际上的氢能制备来自于矿石燃料、生物质和水，工艺主要有电解制氢、热解制氢、光化制氢、放射能水解制氢、等离子电化学法制氢和生物制氢等。在这些方法中，除了生物制氢技术外。其它方法都是通过自然界中已经存在的碳氢化合物—天然气、煤、石油等一次能源中提取出来的，这种方法制取所得的氢，已经成为了二次能源，它不仅消耗掉了相当大的能量，而且所得效率相当低；并且在其制取过程还对环境产生了污染。
反应温度较高，反应过程中水大量过量，能耗较高，造成资源的浪费。重油氧化制氢重整方法，反应温度较高，制得的氢纯度低，也不利于能源的综合利用。因此，用这些方式来制取氢，不仅要付出很高的制造成本，还要付出环境代价，而利用效率却相当低。
用氧化亚铜做催化剂从水中制氢气：有研究人员将0.5克氧化亚铜粉末添加入200立方厘米的蒸馏水中，然后用一盏玻璃灯泡中发出的460纳米~650纳米的可见光进行照射，在氧化亚铜催化剂的作用下，水分解成氢和氧。用这种方法共进行了30次实验，从分解的水中得到了不同比例的氢和氧。试验中发现，如果得到的氧的压力增加到500帕斯卡，水的分解过程就减慢。氧化亚铜粉末的使用寿命可达1900h之久。
由于能源需求和环境污染的增加，寻找新的高效清洁能源对整个社会极为关键。燃料电池是取代化石燃料发电的最有希望的候选之一。它直接将化学能有效地转化为电能，避免了环境污染问题。由于氢具有较高的能量密度，只有在与空气反应后才能产生无害环境的水，因此氢是燃料电池的理想燃料。然而，在实际应用中，氢的储存和分配是其广泛使用的一个主要障碍，因为它的体积能量密度相对较低。因此，开发高效的直接制氢材料仍然是一个巨大的难题。
金属制氢材料，如镁、铝、锌等，具有价格低廉、水解条件温和、氢气产量大等优点，是便携式氢源的选择之一。常规的金属水解制氢通常在酸或碱性溶液进行，对使用者会带来潜在的危害，对设备材质要求耐腐蚀；这无形中限制了金属制氢材料的应用开发。发明专利（一种制氢Al基合金复合材料及其制备和使用方法，CN 1013583108）采用了铝锡等合金与碳纳米材料高温复合，该体系在中性水溶 液中具有很好的制氢效率，该方法需要加入大量的掺杂物碳和锡，降低了铝基合金的理论 产氢量。发明专利（一种铝钙合金水解制氢的方法，CN 101948092）采用铝钙合金水解制氢，金属 钙水解产生碱性物质Ca(OH)2催化铝的水解。
镁基材料制氢具有比铝更低的成本，而且镁的氢气理论收率较高，是金属制氢的有力候选。然而镁在水解过程中形成的氢氧化镁保护膜会阻碍制氢反应的进行。现阶段的主要解决方法为使用液态金属与镁形成合金，然而液态金属的价格普遍较为昂贵，而且回收极为不便。因此，针对镁基材料水解的低成本水解助剂及相应的制氢方法具有较为广阔的前景。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，用于解决现有技术中镁在水解过程时形成氢氧化镁保护膜会阻碍制氢反应进行的问题，同时，本发明还将提供一种用于制氢的低成本复合镁基材料。本发明通过三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。在制备过程中通过冷冻干燥将三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒，在水解过程中表面均匀分散的三氧化钼颗粒可以有效促进镁粉的水解，提高析氢反应的速率。
为实现上述目的及其他相关目的，
本发明的第一方面，提供一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，将球磨助剂加入到混合粉末中进行球磨，得到球磨料；其中，混合粉末中镁粉与钼酸铵的质量比为100：（5~15），球磨料中球磨助剂和混合粉末的质量比为1：（2~5），球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：（2~5）；
步骤二、向球磨料中加入聚乙烯醇，搅拌均匀后加入模具进行冷冻处理，脱模后迅速转移至真空冷冻干燥机中真空冷冻干燥，即得干燥混合物；其中球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：（0.8~1.2）；
步骤三、在保护助剂的氛围中，将干燥混合物依次进行预烧结、高温煅烧，即得镁金属负载三氧化钼颗粒。
反应机理：首先使用二氯甲烷（油性）和聚乙烯醇（PVA）作为造孔剂，通过冷冻干燥，使造孔剂升华留下孔洞，镁粉表面的钼酸铵形成多孔疏松结构，再通过煅烧过程使钼酸铵分解为三氧化钼，而镁粉在三氯甲基苯保护下表面形成氯化镁层，抑制镁粉的氧化，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。
在制备过程中，首先镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，使得主料预先混合均匀。再通过添加球磨助剂形成球磨料，其中球磨助剂选用二氯甲烷（油性）和无水乙醇，其中无水乙醇主要作为溶剂，二氯甲烷（油性）作为造孔剂，使得混合液与混合粉末混合均匀。在冷冻干燥之前加入聚乙烯醇，之所以不在球磨助剂中加入聚乙烯醇，主要是避免聚乙烯醇与混合粉末混合后，在研磨的作用形成爆炸性混合物引发危险。通过冷冻干燥，使造孔剂升华留下孔洞，镁粉表面的钼酸铵形成多孔疏松结构；此外，冷冻干燥除去致孔剂也避免加热引起危险。通过预烧结使聚乙烯醇完全分解，通过高温煅烧使钼酸铵分解得到多孔三氧化钼。整体而言，通过冷冻干燥将三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒；在水解过程中，表面均匀分散的三氧化钼颗粒可以有效促进镁粉的水解，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。
于本发明的一实施例中，所述步骤一球磨助剂和混合粉末的质量比为1：（3.0~4.0）。
于本发明的一实施例中，所述混合粉末中镁粉与钼酸铵的质量比为100：（5~10）；所述球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：（2~5）。
Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2(气体)
镁粉与水反应大量放热，并能产生氢气。
钼酸铵（又特种钼酸铵；(T-4)-钼酸铵；四钼酸铵；钼酸二铵）易于纯化、易于溶解、易于热解离，而且，热解离出的NH3气随加热可充分逸出，不再污染钼产品。因而，钼酸铵广泛用作生产高纯度钼制品的基本原料。比如，热解离钼酸铵生产高纯三氧化钼、用硫化氢硫化钼酸铵溶液生产高纯二硫化钼，通过钼酸铵生产各种含钼的化学试剂等。钼酸铵也常用作生产钼催化剂、钼颜料等钼的化工产品的基本原料。
通过高温煅烧使钼酸铵分解得到多孔三氧化钼，多孔三氧化钼作为催化剂，提高镁粉与水的反应速率，从而提高制氢速率。
于本发明的一实施例中，所述步骤二中球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：1。
聚乙烯醇，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂、胶水等。
聚乙烯醇在加热状态下加热分解产生气体，也可以进一步使得镁粉表面的钼酸铵形成多孔疏松结构。
于本发明的一实施例中，所述步骤二中冷冻处理时间为8~16h；所述步骤二中真空冷冻干燥的时间为20~30h。
二氯甲烷（油性）和聚乙烯醇（PVA）作为造孔剂，通过冷冻干燥，使造孔剂升华留下孔洞，镁粉表面的钼酸铵形成多孔疏松结构。通过冷冻干燥，使造孔剂升华留下孔洞，镁粉表面的钼酸铵形成多孔疏松结构；此外，冷冻干燥除去致孔剂也避免加热引起危险。通过冷冻干燥，在镁粉表面负载三氧化钼颗粒，在水解过程中表面均匀分散的三氧化钼颗粒可以有效促进镁粉的水解。
于本发明的一实施例中，所述步骤三中保护助剂为保护气和三氯甲基苯的混合气，所述保护气和三氯甲基苯的体积比为100：（0.3~0.7）。保护气氩气。
在煅烧过程中，通过煅烧过程使钼酸铵分解为多孔三氧化钼，而镁粉在三氯甲基苯保护下表面形成氯化镁层，抑制镁粉的氧化，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。在加热过程中，在冷冻干燥过程中可能未除净（非常少量的致孔剂）可以分解，从而进一步使得镁粉表面的钼酸铵形成多孔疏松结构。
于本发明的一实施例中，所述步骤三中保护助剂为保护气和三氯甲基苯的混合气，所述保护气和三氯甲基苯的体积比为100：0.5。
于本发明的一实施例中，所述步骤三中预烧结过程具体为：以4~6℃/min升温至180~220℃，保温1~2h；所述步骤三中高温煅烧具体为：以8~12℃/min的速率升温至300~600℃，保温3~5h。
通过预烧结使聚乙烯醇完全分解，通过高温煅烧使钼酸铵分解得到多孔三氧化钼。整体而言，通过冷冻干燥将三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒；在水解过程中，表面均匀分散的三氧化钼颗粒可以有效促进镁粉的水解，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。
于本发明的一实施例中，所述步骤三中预烧结过程具体为：以5℃/min升温至200℃，保温1~2h；所述步骤三中高温煅烧具体为：以10℃/min的速率升温至300~600℃，保温3~5h。
本发明的第二方面，提供一种用于制氢的低成本复合镁基材料，所述用于制氢的低成本复合镁基材料采用上述制备方法制备而成。
通过三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。在水解过程中表面均匀分散的三氧化钼颗粒可以有效促进镁粉的水解，提高析氢反应的速率。
如上所述，本发明的一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法，具有以下有益效果：在制备过程中，首先镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，使得主料预先混合均匀。再通过添加球磨助剂形成球磨料，其中球磨助剂选用二氯甲烷（油性）和无水乙醇，其中无水乙醇主要作为溶剂，二氯甲烷（油性）作为造孔剂，使得混合液与混合粉末混合均匀。在冷冻干燥之前加入聚乙烯醇，之所以不在球磨助剂中加入聚乙烯醇，主要是避免聚乙烯醇与混合粉末混合后，在研磨的作用形成爆炸性混合物引发危险。通过冷冻干燥，使造孔剂升华留下孔洞，镁粉表面的钼酸铵形成多孔疏松结构。通过预烧结使聚乙烯醇完全分解，通过高温煅烧使钼酸铵分解得到多孔三氧化钼。整体而言，通过冷冻干燥将三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒；通过高温煅烧使钼酸铵分解得到多孔三氧化钼，多孔三氧化钼作为催化剂；在水解过程中，表面均匀分散的三氧化钼颗粒可以有效促进镁粉的水解，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率，提高镁粉与水的反应速率，从而提高制氢速率。
附图说明
图1为本发明实施例6中镁金属负载多孔三氧化钼的显微形貌。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，将球磨助剂加入到混合粉末中进行球磨，得到球磨料；其中，镁粉、钼酸铵和球磨助剂的质量比为100：55：20，球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：1.5；
步骤二、向球磨料中加入聚乙烯醇，搅拌均匀后加入模具进行冷冻处理，脱模后真空冷冻干燥20h，即得干燥混合物；其中，球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：0.8，冷冻处理时间为8h；
步骤三、在保护助剂（氩气和三氯甲基苯的体积比为100：0.3）的氛围中，将干燥混合物依次进行预烧结、高温煅烧，预烧结过程具体为：以4℃/min升温至180℃，保温2；高温煅烧具体为：以8℃/min的速率升温至300℃，保温5h；即得镁金属负载三氧化钼颗粒。
一种用于制氢的低成本复合镁基材料，所述用于制氢的低成本复合镁基材料采用上述制备方法制备而成。
实施例2
一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，将球磨助剂加入到混合粉末中进行球磨，得到球磨料；其中，镁粉、钼酸铵和球磨助剂的质量比为100：15：23，球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：6；
步骤二、向球磨料中加入聚乙烯醇，搅拌均匀后加入模具进行冷冻处理，脱模后真空冷冻干燥20~30h，即得干燥混合物；其中，球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：1.2，冷冻处理时间为16h；
步骤三、在保护助剂（氩气和三氯甲基苯的体积比为100：0.7）的氛围中，将干燥混合物依次进行预烧结、高温煅烧，预烧结过程具体为：以6℃/min升温至220℃，保温1h；高温煅烧具体为：以12℃/min的速率升温至400℃，保温3h；即得镁金属负载三氧化钼颗粒。
一种用于制氢的低成本复合镁基材料，所述用于制氢的低成本复合镁基材料采用上述制备方法制备而成。
实施例3
一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，将球磨助剂加入到混合粉末中进行球磨，得到球磨料；其中，镁粉、钼酸铵和球磨助剂的质量比为100：10：50，球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：4；
步骤二、向球磨料中加入聚乙烯醇，搅拌均匀后加入模具进行冷冻处理，脱模后真空冷冻干燥20~30h，即得干燥混合物；其中，球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：0.9，冷冻处理时间为12h；
步骤三、在保护助剂（氩气和三氯甲基苯的体积比为100：0.5）的氛围中，将干燥混合物依次进行预烧结、高温煅烧，预烧结过程具体为：以5℃/min升温至200℃，保温1.5h；高温煅烧具体为：以10℃/min的速率升温至400℃，保温4h；即得镁金属负载三氧化钼颗粒。
一种用于制氢的低成本复合镁基材料，所述用于制氢的低成本复合镁基材料采用上述制备方法制备而成。
实施例4
一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，将球磨助剂加入到混合粉末中进行球磨，得到球磨料；其中，镁粉、钼酸铵和球磨助剂的质量比为100：8：25，球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：4；
步骤二、向球磨料中加入聚乙烯醇，搅拌均匀后加入模具进行冷冻处理，脱模后真空冷冻干燥20~30h，即得干燥混合物；其中，球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：1.1，冷冻处理时间为10h；
步骤三、在保护助剂（氩气和三氯甲基苯的体积比为100：0.6）的氛围中，将干燥混合物依次进行预烧结、高温煅烧，预烧结过程具体为：以5℃/min升温至200℃，保温1.5h；高温煅烧具体为：以10℃/min的速率升温至500℃，保温4h；即得镁金属负载三氧化钼颗粒。
一种用于制氢的低成本复合镁基材料，所述用于制氢的低成本复合镁基材料采用上述制备方法制备而成。
实施例5
一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，将球磨助剂加入到混合粉末中进行球磨，得到球磨料；其中，镁粉、钼酸铵和球磨助剂的质量比为100：10：30，球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：4；
步骤二、向球磨料中加入聚乙烯醇，搅拌均匀后加入模具进行冷冻处理，脱模后真空冷冻干燥20~30h，即得干燥混合物；其中，球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：1，冷冻处理时间为8h；
步骤三、在保护助剂（氩气和三氯甲基苯的体积比为100：0.5）的氛围中，将干燥混合物依次进行预烧结、高温煅烧，预烧结过程具体为：以5℃/min升温至200℃，保温1.5h；高温煅烧具体为：以10℃/min的速率升温至500℃，保温4h；即得镁金属负载三氧化钼颗粒。
一种用于制氢的低成本复合镁基材料，所述用于制氢的低成本复合镁基材料采用上述制备方法制备而成。
实施例6
一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，将球磨助剂加入到混合粉末中进行球磨，得到球磨料；其中，镁粉、钼酸铵和球磨助剂的质量比为100：10：40，球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：4；
步骤二、向球磨料中加入聚乙烯醇，搅拌均匀后加入模具进行冷冻处理，脱模后真空冷冻干燥20~30h，即得干燥混合物；其中，球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：1，冷冻处理时间为8h；
步骤三、在保护助剂（氩气和三氯甲基苯的体积比为100：0.5）的氛围中，将干燥混合物依次进行预烧结、高温煅烧，预烧结过程具体为：以5℃/min升温至200℃，保温1.5h；高温煅烧具体为：以10℃/min的速率升温至500℃，保温4h；即得镁金属负载三氧化钼颗粒。
实施例6中镁金属负载多孔三氧化钼的显微形貌如图1所示。
一种用于制氢的低成本复合镁基材料，所述用于制氢的低成本复合镁基材料采用上述制备方法制备而成。
对比例1
称取1.5g镁金属，加入5%质量分数的氯化钠水溶液中，升温至60℃进行制氢反应。
对比例2
取镁-20%wt镓合金，加入5%质量分数的氯化钠水溶液中，升温至60℃进行制氢反应。
将实施例1~实施例6作为测试样，以及对比例1~对比例2的制氢进行如下测试：
制氢反应：按照镁粉含量为1.5g计，将实施例1~实施例6以及对比例1~对比例5制备得到的低成本复合镁基材料称取后加入至5%质量分数的氯化钠水溶液中，升温至60℃进行制氢反应。
现有技术：按照镁含量为1.5g计，取80%wt镁-20%wt镓合金，加入5%质量分数的氯化钠水溶液中，升温至60℃进行制氢反应。镓实际上不与水反应。
理论上1.5g的镁粉能产生1382ml（1.5/24.3*22.4*1000ml）的氢气。
使用气体流量计测定产生气体量，产生的气体量即为产氢量，结果如表1所示：
Figure 309689DEST_PATH_IMAGE002
从表格1中可以看出，实施例1~实施例6的制氢效率明显优于对比例。
对比例1相对于实施例6而言，镁粉没有与钼酸铵混合形成混合粉末。由于没有钼酸铵，所以后期没有多孔三氧化钼作为催化剂，所以对比例1的产氢速率较慢。
现有技术中的20%wt镁-80%wt镓合金的制氢速率也低于实施例1~实施例6。
综上所述，本发明通过三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒，通过多孔三氧化钼对镁粉与水反应的催化作用从而提高析氢反应的速率。在制备过程中通过冷冻干燥将三氧化钼与镁基材料复合，形成镁金属负载多孔三氧化钼颗粒，在水解过程中表面均匀分散的三氧化钼颗粒可以有效促进镁粉的水解，提高析氢反应的速率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将镁粉与钼酸铵混合形成混合粉末，将球磨助剂加入到混合粉末中进行球磨，得到球磨料；其中，混合粉末中镁粉与钼酸铵的质量比为100：（5~15），球磨料中球磨助剂和混合粉末的质量比为1：（2~5），球磨助剂中二氯甲烷和无水乙醇的质量比为1：（2~5）；
步骤二、向球磨料中加入聚乙烯醇，搅拌均匀后加入模具进行冷冻处理，脱模后真空冷冻干燥，即得干燥混合物；其中球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：（0.8~1.2）；
步骤三、在保护助剂的氛围中，将干燥混合物依次进行预烧结、高温煅烧，即得镁金属负载三氧化钼颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一球磨助剂和混合粉末的质量比为1：（3.0~4.0）。
3.根据权利要求1所述的一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，其特征在于：所述混合粉末中镁粉与钼酸铵的质量比为100：（5~10）。
4.根据权利要求1所述的一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中球磨料和聚乙烯醇的质量比为99：1。
5.根据权利要求1所述的一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中冷冻处理时间为8~16h；所述步骤二中真空冷冻干燥的时间为20~30h。
6.根据权利要求1所述的一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中保护助剂为氩气和三氯甲基苯的混合气，所述氩气和三氯甲基苯的体积比为100：（0.3~0.7）。
7.根据权利要求1或6所述的一种用于制氢的低成本复合镁基材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中预烧结过程具体为：以4~6℃/min升温至180~220℃，保温1~2h；所述步骤三中高温煅烧具体为：以8~12℃/min的速率升温至300~600℃，保温3~5h。
8.一种用于制氢的低成本复合镁基材料，其特征在于，所述用于制氢的低成本复合镁基材料采用权利要求1~9任一项所述的制备方法制备而成。
CN202010744308.2A 2020-07-29 2020-07-29 一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法 Withdrawn CN111847380A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010744308.2A CN111847380A (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010744308.2A CN111847380A (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111847380A true CN111847380A (zh) 2020-10-30

Family

ID=72945974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010744308.2A Withdrawn CN111847380A (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111847380A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113353884A (zh) * 2021-07-19 2021-09-07 桂林电子科技大学 一种基于原位制备Bi-Mo-CNTs的镁基复合制氢材料及其制备方法和应用
CN115124000A (zh) * 2022-08-25 2022-09-30 世能氢电科技有限公司 一种镁基储氢材料的制备方法及其制备的镁基氢化物

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113353884A (zh) * 2021-07-19 2021-09-07 桂林电子科技大学 一种基于原位制备Bi-Mo-CNTs的镁基复合制氢材料及其制备方法和应用
CN113353884B (zh) * 2021-07-19 2022-06-14 桂林电子科技大学 一种基于原位制备Bi-Mo-CNTs的镁基复合制氢材料及其制备方法和应用
CN115124000A (zh) * 2022-08-25 2022-09-30 世能氢电科技有限公司 一种镁基储氢材料的制备方法及其制备的镁基氢化物

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Size effect of Pt co-catalyst on photocatalytic efficiency of g-C3N4 for hydrogen evolution
Liu et al. Charge transmission channel construction between a MOF and rGO by means of Co–Mo–S modification
Jin et al. CoAl LDH@ Ni-MOF-74 S-scheme heterojunction for efficient hydrogen evolution
Song et al. WO3 cocatalyst improves hydrogen evolution capacity of ZnCdS under visible light irradiation
Kojima et al. Hydrogen generation from lithium borohydride solution over nano-sized platinum dispersed on LiCoO2
CN111847380A (zh) 一种用于制氢的低成本复合镁基材料及制备方法
CN110961133B (zh) 非金属BCN/g-C3N4范德华异质结光催化剂及其制备方法和应用
Wang et al. Photocatalytic removal of MB and hydrogen evolution in water by (Sr0. 6Bi0. 305) 2Bi2O7/TiO2 heterostructures under visible-light irradiation
CN113751029B (zh) 一种Co9S8/ZnIn2S4光催化产氢材料及其制备方法和应用
CN109876841A (zh) 一种2-氨基对苯二甲酸和胺化合物共聚合制备石墨相氮化碳可见光催化剂的方法
CN114160164B (zh) CeO2-xSx/CdZnS/ZnO纳米材料的制备方法及应用
Shen et al. NiSe 2/CdS composite nanoflakes photocatalyst with enhanced activity under visible light
Tan et al. Photocatalytic carbon dioxide reduction coupled with benzylamine oxidation over Zn-Bi 2 WO 6 microflowers
CN111203256A (zh) 一种SnS2/Au/g-C3N4复合光催化剂的制备方法及其应用
Wang et al. Noble‐metal‐free MOF derived ZnS/CeO2 decorated with CuS cocatalyst photocatalyst with efficient photocatalytic hydrogen production character
Jin et al. Fabrication of a novel Ni 3 N/Ni 4 N heterojunction as a non-noble metal co-catalyst to boost the H 2 evolution efficiency of Zn 0.5 Cd 0.5 S
CN113680372A (zh) 一种石墨相氮化碳纳米片的热辅助制备方法及应用
CN110368999B (zh) 一种催化剂及其制备方法和用途
CN110026207B (zh) CaTiO3@ZnIn2S4纳米复合材料及其制备方法与应用
Yuan et al. Selective oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to furan-2, 5-dicarbaldehyde using chitosan-based biochar composite cadmium sulfide quantum dots
Xue et al. Boosting photocatalytic hydrogen evolution of covalent organic frameworks by introducing 2D conductive metal–organic frameworks as noble metal-free co-catalysts
Xu et al. Engineering dual charge transfer material modified Zn x Cd 1− x S towards highly effective photocatalytic pure water splitting
CN111054414A (zh) 一种RhPx/g-C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用
CN113680366A (zh) 一种石墨相氮化碳基复合光催化剂及其制备方法和应用
CN113463111A (zh) 一步法制备生物质碳负载的硫化钼电极材料的方法

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

Application publication date: 20201030

WW01 Invention patent application withdrawn after publication