CN115193435A - 空心多孔碳球负载纳米镍复合材料及其制备方法和在储氢材料中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空心多孔碳球负载纳米镍复合材料及其制备方法和作为氢化镁储氢材料催化剂的应用，所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料包括空心多孔碳球和在所述空心多孔碳球的表面及孔隙内负载的纳米镍颗粒。该空心多孔碳球负载纳米镍复合材料具有大的比表面积和孔体积，纳米镍的负载量高，颗粒尺寸小，分散性好，分布均匀；将该材料用作MgH2储氢材料的催化剂，大幅降低MgH2的吸放氢温度，显著增大MgH2的吸放氢速率，提高MgH2的吸放氢循环稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及储氢材料的技术领域，具体涉及一种空心多孔碳球负载纳米镍复合材料及其制备方法和作为氢化镁储氢材料催化剂的应用。
背景技术
氢能具有能量密度高、零污染和储量丰富等优点，是替代化石燃料的理想清洁能源之一。然而，缺乏安全、高效和经济的储氢技术限制了氢能的大规模应用。相比高压气态储氢和低温液相储氢，利用化学反应将氢气储存在材料中的固态储氢具有更高的储氢密度和安全性，因此被认为是一种更有前景的储氢方式。在各种固态储氢材料中，氢化镁(MgH2)具有高达7.6wt％的质量储氢容量和良好的可逆性，且成本低，容易制备，环境友好，是一种极具使用前景的固态储氢材料。但单一MgH2的热力学稳定性过高，吸放氢动力学性能较差，限制了其作为储氢材料的规模化应用。
目前，针对MgH2储氢性能的改性，主要集中于开发高效催化剂及将其与其它储氢材料的反应性复合两个方面。在催化剂方面，催化剂的纳米化能提供更大的接触面积和更多的催化位点，因此具有更高的催化活性。在已开发的催化剂中，镍基催化剂对MgH2表现出良好的催化作用。但是，由于纳米材料高的表面能，纳米镍催化剂在吸放氢循环过程中会趋于团聚，导致催化活性降低。
通过将纳米镍分散在碳载体上可以进一步提高其催化活性和稳定性。目前，碳负载镍催化剂的合成主要有两种方法。一是直接热解法，即采用含有镍元素的有机前驱体，在高温下一步热解得到碳负载的纳米镍催化剂。但这种方法选择范围窄，热解产率低，且无法调控镍的含量，极大限制了应用前景。另一种方法是浸渍法，即将碳材料浸渍在镍的盐溶液中，然后还原得到碳负载的纳米镍催化剂。该方法简单灵活，可大规模制备，且不受前驱体限制，通过改变浸渍液的浓度可以调控镍含量。但使用该方法制备碳负载镍催化剂时，碳载体的结构非常关键，其直接影响纳米镍颗粒的大小、分布以及负载量，进而影响催化性能。迄今为止，合成同时具有纳米尺寸、高负载量和均匀分散性的碳负载镍催化剂仍然是一个挑战。因此，开发新型载体，优化载体结构，合成镍负载量高，分散性好，颗粒尺寸小，在吸放氢过程中保持结构稳定的催化剂，以获得高的催化活性，对于全面提高MgH2储氢材料的吸放氢性能具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明公开了一种空心多孔碳球负载纳米镍复合材料及其制备方法和应用。该空心多孔碳球负载纳米镍复合材料具有大的比表面积和孔体积，纳米镍的负载量高，颗粒尺寸小，分散性好，分布均匀；将该材料用作MgH2储氢材料的催化剂，大幅降低MgH2的吸放氢温度，显著增大MgH2的吸放氢速率，提高MgH2的吸放氢循环稳定性。
具体技术方案如下：
一种空心多孔碳球负载纳米镍复合材料，包括空心多孔碳球和在所述空心多孔碳球的表面及孔隙内负载的纳米镍颗粒。
所述空心多孔碳球的直径为70～110nm，碳壳厚度为25～35nm，空腔直径为20～40nm。所述空心多孔碳球具有1933～2609m2 g-1的比表面积，1.546～2.275cc g-1的孔体积，孔径分布在1.0～4.5nm。所述纳米镍颗粒尺寸为5～15nm，负载于多孔碳空心球的孔道内以及内外表面。所述纳米镍颗粒占所述空心多孔碳球和纳米镍颗粒总质量的50～90％。
本发明还公开了所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料的制备方法，采用模板法构建高分子共聚物空心球作为碳前驱体，再将碳前驱体进行高温碳化，并辅以二氧化碳活化，得到空心多孔碳球，并通过调控活化工艺，对空心多孔碳球的比表面积和孔体积进行调控；最后通过液相浸渍和还原反应在空心多孔碳球的表面及孔隙中负载纳米镍颗粒。
技术方案具体为：
(1)以两亲性表面活性剂为模板，苯胺和吡咯为单体，过硫酸铵为引发剂，去离子水为溶剂，在0～10℃下静置反应，得到聚苯胺共聚吡咯空心球前驱体；
(2)将该前驱体在惰性气氛下进行加热碳化，然后在二氧化碳气氛下进一步加热活化获得空心多孔碳球，同时通过调控活化时间对空心多孔碳球的比表面积和孔体积进行调控；
(3)在动态真空和超声处理下，将空心多孔碳球在镍盐溶液中充分浸渍，冷冻干燥后在还原气氛下进行热处理，获得所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料。
步骤(1)具体为：
向去离子水中加入模板，搅拌分散后加入单体苯胺和吡咯，对混合物依次进行磁力搅拌，超声和0～10℃冷处理；与此同时，将引发剂过硫酸铵溶于去离子水中并在0～10℃冷处理；然后将冷处理的过硫酸铵水溶液倒入上述同样经预冷处理的混合溶液中，搅拌分散，再在0～10℃下充分静置，以使单体完全聚合，对反应产物进行抽滤，洗涤和烘干后得到聚苯胺共聚吡咯空心球前驱体。
作为优选，所述模板为曲拉通X-100或普朗尼克F-127；所述模板浓度为1.2～2.2毫摩尔/升；所述单体苯胺和吡咯的浓度均为0.07～0.08毫摩尔/升；所述引发剂浓度为0.14～0.16毫摩尔/升；所述静置反应时间为6～14h。
步骤(2)具体为：
将聚苯胺共聚吡咯空心球前驱体首先在惰性气氛下进行高温碳化，然后进一步升温并将惰性气氛转换为二氧化碳气氛进行活化，活化结束后在冷却过程中再将二氧化碳气氛转换为惰性气氛，以免过度活化，冷却后得到空心多孔碳球。
作为优选，所述惰性气氛选自氩气和/或氮气；所述高温碳化的温度为700～900℃，时间为1～3h；所述二氧化碳活化的温度为900～1100℃，时间为60～120min。
步骤(3)具体为：
将镍盐溶于无水乙醇后加入空心多孔碳球，依次进行磁力搅拌和超声处理以获得均匀分散的混合溶液，然后将其在动态真空下进行超声处理，以使镍盐充分浸渍空心多孔碳球的孔隙及内外表面，随后烘干后，再在还原气氛下对其进行热处理，获得所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料。
作为优选，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍或醋酸镍；所述镍盐中镍离子与空心多孔碳球的质量比为5：5～9：1；所述超声和动态真空处理时间为4～8h；所述还原气氛为5～30％体积含量的氢/氩混合气；所述热处理温度为450～550℃，热处理时间为3～6h；所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料中纳米镍颗粒占总质量的60～90％。
本发明还公开了所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料作为氢化镁储氢材料催化剂的应用，采用以下技术方案：
以本发明合成的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料为催化剂，通过机械球磨或机械搅拌的方法，将其添加到MgH2储氢材料中。
在球磨或搅拌后，纳米镍均匀分散于氢化镁基体中，而空心多孔碳球则转变为碳薄层均匀包覆在纳米镍颗粒和氢化镁表面。
作为优选，所述催化剂的添加量占MgH2储氢材料和催化剂总质量的3～7％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)与现有的碳载体相比，本发明公开的空心多孔碳球具有中空结构，均匀的尺寸，以及超高的比表面积和孔隙度，并且可以通过简单调控活化时间来优化孔结构。其碳壳上的孔道直径主要在1.0～4.5nm，这为镍源提供了丰富的微孔和介孔通道，从而确保了空心多孔碳球内外表面的分散位点都得到充分利用。
(2)与现有的碳负载镍催化剂相比，本发明的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料在镍负载量质量分数高达90％时，镍颗粒仍具有纳米尺度和良好的分散性，从而有利于其催化活性的提高。
(3)本发明的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料作为MgH2储氢材料的催化剂，在其与MgH2球磨或搅拌后，纳米镍能均匀分散在MgH2基体中，而空心多孔碳球则由于其比表面积和孔体积大，中空结构，外壳壁薄，具有优良的延展性，从而转变为碳薄层紧密包覆在纳米镍颗粒和MgH2的表面。碳包覆层的存在不仅能抑制纳米镍颗粒的团聚，使纳米镍维持其高的催化活性，还能抑制MgH2颗粒的烧结团聚，从而显著降低了MgH2储氢材料的吸放氢温度，提高其吸放氢速率和吸放氢循环稳定性。
附图说明
图1是实施例1制备的空心多孔碳球的扫描电镜形貌(a)和透射电镜形貌(b)。
图2是实施例1制备的空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合材料的X射线衍射图。
图3是实施例1制备的空心多孔碳球及其负载90wt％纳米镍复合材料的N2吸脱附曲线(a)和孔径分布图(b)。
图4是实施例1制备的空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合材料的透射电镜形貌。
图5是实施例2制备的空心多孔碳球负载70wt％纳米镍复合材料的透射电镜形貌。
图6是实施例3制备的空心多孔碳球负载50wt％纳米镍复合材料的透射电镜形貌。
图7是实施例4制备的MgH2+5wt％空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的透射电镜形貌(a)，以及Mg元素(b)、Ni元素(c)和C元素(d)的面扫描能谱图。
图8是实施例4制备的MgH2+5wt％空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的TPD曲线(a)和放氢曲线(b)。
图9是实施例4制备的MgH2+5wt％空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的循环放氢曲线。
图10是实施例4制备的MgH2+5wt％空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系在五十个循环后的透射电镜形貌(a)，高角环形暗场像(b)，以及Mg元素(c)、Ni元素(d)和C元素(e)的面扫描能谱图。
图11是实施例5制备的MgH2+3wt％空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的TPD曲线(a)和放氢曲线(b)。
图12是实施例6制备的MgH2+7wt％空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的TPD曲线(a)和放氢曲线(b)。
图13是对比例1制备的球磨单一MgH2的TPD曲线(a)和放氢曲线(b)。图14是对比例2制备的MgH2+5wt％未负载镍的空心多孔碳球复合的储氢体系的TPD曲线(a)和放氢曲线(b)。
图15是对比例3制备的MgH2+5wt％自制单一纳米镍复合的储氢体系的TPD曲线(a)和放氢曲线(b)。
图16是对比例4制备的MgH2+5wt％未活化的空心碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的TPD曲线(a)和放氢曲线(b)。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合材料的制备：
(1)称取120mg曲拉通X-100溶于120ml去离子水，磁力搅拌30min，然后加入0.76ml苯胺和0.58ml吡咯，依次进行磁力搅拌、超声处理。称取3.834g过硫酸铵溶于30ml去离子水中，依次进行磁力搅拌和5℃冷处理。将上述两种预冷的溶液在磁力搅拌下混合，然后在5℃下静置反应12h。对反应产物进行抽滤，并用去离子水进行洗涤至滤液无色，干燥后得到聚苯胺共聚吡咯空心球前驱体。
(2)将该前驱体在氩气气氛下，升温至800℃，保温2h，然后进一步升温至1000℃，并将氩气气氛转换为二氧化碳气氛，在此温度下活化保温90min，结束后再次将二氧化碳转换为氩气，冷却后得到空心多孔碳球。获得的空心多孔碳球的比表面积为2609m2 g-1，孔体积为2.275cc g-1(需说明，由于仪器测试范围限制，本发明测试所得的孔体积值不包括中空空腔体积)。
(3)称取0.446g硝酸镍溶于20ml无水乙醇，然后加入10mg空心多孔碳球，依次进行磁力搅拌和超声处理，获得均匀分散的混合液，然后将其在动态真空下超声处理6h，随后烘干后，将其在10％体积含量氢/氩混合气下，升温至500℃，保温6h，冷却到室温，得到空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合材料。
本实施例制备的空心多孔碳球的扫描电镜和透射电镜形貌分别如图1(a)和(b)所示。空心多孔碳球具有均匀的尺寸和完整的中空球形结构，其外直径约90nm，空腔直径和碳壳厚度均为30nm。
空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合材料的X射线衍射图如图2所示，表明了在空心多孔碳球上形成了结晶度良好的高纯镍。
图3(a)和(b)分别为空心多孔碳球及其负载90wt％纳米镍复合材料的N2吸脱附曲线和孔径分布图，说明了镍负载后，空心多孔碳球的比表面积和孔体积均显著降低，说明纳米镍颗粒填充了空心多孔碳球的表面和孔隙。
图4为复合材料的透射电镜形貌，说明了镍负载后，空心多孔碳球仍然维持完好的球形形貌，但其孔隙及内外表面被尺寸为5～15nm纳米镍颗粒占据，且纳米镍具有优良的分散性。本发明的空心多孔碳球在负载高达90wt％的纳米镍颗粒的条件下，镍颗粒仍具有超细的颗粒尺寸和良好的分散性。
实施例2
空心多孔碳球负载70wt％纳米镍复合材料的制备：
空心多孔碳球的制备同实施例1。称取0.347g硝酸镍溶于20ml无水乙醇，然后加入30mg空心多孔碳球，依次进行磁力搅拌和超声处理，获得均匀分散的混合液，然后将其在动态真空下超声处理6h，随后烘干后，将其在10％体积含量氢/氩混合气下，升温至500℃，保温6h，冷却到室温后得到空心多孔碳球负载70wt％纳米镍复合材料。
图5为空心多孔碳球负载70wt％纳米镍复合材料的透射电镜形貌。
实施例3
空心多孔碳球负载50wt％纳米镍复合材料的制备：
空心多孔碳球的制备同实施例1。称取0.248g硝酸镍溶于20ml无水乙醇，然后加入50mg空心多孔碳球，依次进行磁力搅拌和超声处理，获得均匀分散的混合液，然后将其在动态真空下超声处理6h，随后烘干后，将其在10％体积含量的氢/氩混合气下，升温至500℃，保温6h，冷却到室温，得到空心多孔碳球负载50wt％纳米镍复合材料。
图6为空心多孔碳球负载50wt％纳米镍复合材料的透射电镜形貌。
实施例4
MgH2+5wt％实施例1制备的空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的制备：
在氩气气氛手套箱内，以质量比5：95称取所制的空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合材料和MgH2储氢材料，混合后装入不锈钢球磨罐，在球磨机上进行球磨，所用球磨气氛为氢气，压力为50bar，球磨转速为500rpm，球磨时间为24h。
图7为该球磨复合产物的透射电镜形貌和Mg、Ni和C元素的面扫描能谱图，表明了球磨后空心多孔碳球转变为碳薄层紧密包覆在镍纳米颗粒和MgH2颗粒表面，且Ni和C元素在MgH2颗粒上均匀分布。
采用程序升温脱附法(TPD)测试上述体系的放氢温度，测试程序为在氩气流下，以2℃ min-1的升温速率加热至350℃。采用体积法测试体系的放氢量，测试程序为在初始真空度为1×10-3Torr的条件下，以2℃min-1的升温速率加热至400℃。
图8(a)和(b)分别为该复合储氢体系的TPD曲线和放氢曲线。该体系的放氢起始温度和放氢峰值温度分别为190和242℃，加热至300℃时的放氢量为6.5wt％。其性能和单一MgH2的相比(对比例1)相比，放氢起始温度和放氢峰值温度分别降低60和75℃，加热到300℃时的放氢量增加了5.5wt％。本发明的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料能显著降低MgH2的放氢温度，并显著提高其放氢动力学。与MgH2中仅添加未负载镍的空心多孔碳球(对比例2)相比，本体系的放氢起始温度和放氢峰值温度分别降低了60和68℃，加热到300℃时的放氢量增加了5.1wt％。与MgH2中仅添加自制单一镍(对比例3)相比，本体系的放氢起始温度和放氢峰值温度分别降低35和33℃，加热到300℃时的放氢量增加了1.7wt％。其性能与MgH2+5wt％未活化的空心碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系(对比例4)相比，放氢起始温度和放氢峰值温度分别降低12和11℃，在300℃时的放氢量增加了0.6wt％。这说明通过二氧化碳活化增加空心碳球的纳米孔道，是影响空心多孔碳球孔结构的关键因素，其直接影响纳米镍颗粒的大小、分布以及负载量，进而影响整体催化性能。
采用体积法测试上述体系的吸放氢循环性能。循环测试程序为：在初始真空度为1×10-3Torr的条件下，以2℃/min的升温速率加热至350℃进行随温放氢，随后在50bar的氢压下，以1℃/min的升温速率加热至250℃进行随温吸氢。
其循环放氢曲线如图9所示，表明了在首次放氢之后，体系的放氢起始温度进一步降低，这是因为在首次放氢过程中形成了新的催化活性相Mg2Ni。在五十个循环后，体系放氢量保持在6.4wt％，对应的容量保持率为94.6％，使用本发明的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料催化的MgH2储氢材料具有良好的循环稳定性。
图10为该体系在五十个循环后的透射电镜形貌以及Mg、Ni和C元素的EDS面扫描能谱图，表明了体系形貌在循环前后几乎没有变化，Ni和C元素仍均匀分布在MgH2基体中。这说明由空心多孔碳球转化成的碳包覆层显著抑制了纳米镍颗粒在体系吸放氢循环过程中的生长和团聚，从而维持较高的催化活性。
实施例5
MgH2+3wt％实施例1制备的空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的制备：
以质量比3：97称取所制的空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合材料和MgH2储氢材料进行球磨，球磨条件及参数同实施例4。体系放氢性能的测试方法及条件同实施例4。
图11(a)和(b)分别该复合储氢体系的TPD曲线和放氢曲线。该体系的放氢起始温度和放氢峰值温度分别为200和250℃，加热至300℃时的放氢量为6.1wt％。其性能和单一MgH2的相比(对比例1)相比，放氢起始温度和放氢峰值温度分别降低50和67℃，在300℃时的放氢量增加了5.1wt％。
实施例6
MgH2+7wt％实施例1制备的空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的制备：
以质量比7：97称取所制的空心多孔碳球负载90wt％纳米镍复合材料和MgH2储氢材料进行球磨，球磨条件及参数同实施例4。体系放氢性能的测试方法及条件同实施例4。
图12(a)和(b)分别该复合储氢体系的TPD曲线和放氢曲线。该体系的放氢起始温度和放氢峰值温度分别为187和238℃，加热至300℃时的放氢量为6.5wt％。，
对比例1
称取一定量的纯MgH2进行球磨，球磨条件及参数同实施例4。球磨纯MgH2的放氢性能测试方法及条件同实施例4。
图13(a)和(b)分别为其TPD曲线和放氢曲线。
对比例2
MgH2+5wt％未负载镍的空心多孔碳球复合的储氢体系的制备：
未负载镍的空心多孔碳球的制备参考实施例1。以质量比5：95称取所制未负载镍的空心多孔碳球和MgH2储氢材料进行球磨，球磨条件及参数同实施例4。体系放氢性能的测试方法及条件同实施例4。
图14(a)和(b)分别为该体系的TPD曲线和放氢曲线。
对比例3
MgH2+5wt％自制纯镍复合的储氢体系的制备：
在不添加空心多孔碳球的情况下，同实施例1中步骤(3)的条件及参数制备纯镍催化剂。以质量比5％：95％称取所制纯镍和MgH2储氢材料进行球磨，球磨条件及参数同实施例4。体系放氢性能的测试方法及条件同实施例4。
图15(a)和(b)分别为该体系的TPD曲线和放氢曲线。
对比例4
MgH2+5wt％未活化的空心碳球负载90wt％纳米镍复合的储氢体系的制备：
在无二氧化碳活化的情况下，空心碳球负载90wt％纳米镍复合材料的制备同实施例1。以质量比5％：95％称取所制未活化的空心碳球负载90wt％纳米镍复合材料和MgH2储氢材料进行球磨，球磨条件及参数同实施例4。体系放氢性能的测试方法及条件同实施例4。
图16(a)和(b)分别为该体系的TPD曲线和放氢曲线。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法。
Claims (10)
1.一种空心多孔碳球负载纳米镍复合材料，其特征在于，包括空心多孔碳球和在所述空心多孔碳球的表面及孔隙内负载的纳米镍颗粒。
2.根据权利要求1所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料，其特征在于，所述空心多孔碳球的直径为70～110nm，碳壳厚度为25～35nm，空腔直径为20～40nm；
所述空心多孔碳球的比表面积为1933～2609m2 g-1，孔体积为1.546～2.275cc g-1，孔径分布在1.0～4.5nm。
3.根据权利要求1所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料，其特征在于，所述纳米镍颗粒的尺寸为5～15nm，均匀的分散并负载于所述空心多孔碳球的表面及孔隙。
4.根据权利要求1所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料，其特征在于，所述纳米镍颗粒的质量占所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料总重量的50～90wt％。
5.一种根据权利要求1～4任一项所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
采用模板法构建高分子共聚物空心球作为碳前驱体；将所述碳前驱体进行高温碳化，并辅以二氧化碳活化，得到空心多孔碳球，并通过调控活化工艺，对所述空心多孔碳球的比表面积和孔体积进行调控；最后通过液相浸渍和还原反应在所述空心多孔碳球的表面及孔隙中负载纳米镍颗粒。
6.根据权利要求5所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料的制备方法，其步骤具体为：
(1)以两亲性表面活性剂为模板，苯胺和吡咯为单体，过硫酸铵为引发剂，去离子水为溶剂，得到混合溶液，将所述混合溶液在0～10℃静置反应，得到聚苯胺共聚吡咯空心球前驱体；
(2)将步骤(1)制备的聚苯胺共聚吡咯空心球前驱体在惰性气氛下进行加热碳化，然后在二氧化碳气氛下进一步加热活化获得空心多孔碳球，同时通过调控活化时间对所述空心多孔碳球的比表面积和孔体积进行调控；
(3)在动态真空和超声处理下，将步骤(2)制备的空心多孔碳球在镍盐溶液中充分浸渍，冷冻干燥后在还原气氛下进行热处理，获得所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料。
7.根据权利要求6所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述两亲性表面活性剂选自曲拉通X-100或普朗尼克F-127，混合溶液中模板浓度为1.2～2.4mmol/L；
混合溶液中，苯胺的浓度为0.07～0.08mmol/L，吡咯的浓度为0.07～0.08mmol/L，引发剂过硫酸铵的浓度为0.14～0.16mmol/L；静置反应的时间为6～14h；
步骤(2)中，所述惰性气氛选自氩气和/或氮气；所述加热碳化的温度为700～900℃，时间为1～3h；所述加热活化的温度为900～1100℃，时间为60～120min；
在步骤(3)中，所述镍盐选自硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的一种或多种，所述浸渍的时间为4～8h；
所述还原气氛为氢气/氩气混合气，混合气中氢气的体积比为5～30％；
所述热处理的温度为450～550℃，时间为3～6h。
8.一种根据权利要求1～4任一项所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料作为氢化镁储氢材料催化剂的应用。
9.根据权利要求8所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料作为氢化镁储氢材料催化剂的应用，其特征在于，通过机械球磨或机械搅拌的方式，将所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料作为催化剂添加到氢化镁储氢材料中，在球磨或搅拌后，纳米镍均匀分散于氢化镁基体中，而空心多孔碳球则转变为碳薄层均匀包覆在纳米镍颗粒和氢化镁表面。
10.根据权利要求9所述的空心多孔碳球负载纳米镍复合材料作为氢化镁储氢材料催化剂的应用，其特征在于，所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料的添加量占氢化镁储氢材料和空心多孔碳球负载纳米镍复合材料总质量的3～7％。
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|---|---|
| CN (1) | CN115193435A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101780952A (zh) * | 2010-03-26 | 2010-07-21 | 上海交通大学 | 负载功能氧化物多孔炭的制备方法 |
| CN104591127A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-06 | 中山大学 | 一种超高比表面积中空炭纳米球及其制备方法与应用 |
| CN105252015A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-20 | 中山大学 | 蛋黄-蛋壳结构Au@空心炭纳米球复合材料及其制备和应用 |
| CN106824183A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-06-13 | 苏州大学 | 负载金纳米粒子的中空介孔碳纳米球复合材料及其制备方法与在持续处理co中的应用 |
| CN107146892A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-08 | 广东工业大学 | 一种空心结构碳纳米颗粒的制备方法及微生物燃料电池 |
-
2022
- 2022-04-29 CN CN202210474100.2A patent/CN115193435A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (3)
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