CN116706168A - 一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料及其制备方法和应用,它涉及储氢材料技术领域,具体涉及一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料及其制备方法和应用。本发明的目的是要解决现有方法制备的储氢材料存在储氢量低,吸氢和脱氢慢和可逆吸收/解吸循环稳定性差的问题。一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料包括改性六方氮化硼和负载在所述改性六方氮化硼表面的纳米粒子。方法:一、制备负载有机金属前驱体后的六方氮化硼;二、煅烧。一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料作为储氢材料应用。本发明制备的镍/镍硼/六方氮化硼复合材料表现出高效快速吸氢和脱氢动力学性能和稳定的可逆吸收/解吸循环。本发明可获得一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料。

Description

一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及储氢材料技术领域,具体涉及一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
车载燃料电池是氢能应用最有前景的方向,安全、高效、经济的储氢技术是重中之重。目前,金属氢化物,如镍基、稀土基和过渡金属基,它们具有更高的安全性、更高的容量和更高的纯度。目前,催化剂体系、合金化、纳米化和构建快速氢传输通道可以显著改善氢吸收和解吸过程中的热力学/动力学性质。催化剂及其内部原子之间的相互作用可以降低氢化或脱氢的能垒,异质界面可以提供更多的氢原子通道和低能形核位点。纳米限域或合金化将降低氢吸附焓,以提高热力学性能。因此,认为优化催化剂体系与高比表面积或富孔结构基体之间的相互作用,实现催化剂的空间分布优化,合成高效储氢材料最有效的方法是建立催化吸氢/脱氢循环系统。
目前,高压气态储氢技术已相对较为成熟,但存在氢气泄露、爆炸等安全隐患;而液态氢存储技术则需要压缩氢气,具有能量效率低下等技术问题。而金属氢化物(MH),如镁基、镍基、稀土以及过渡金属等固体材料,具有氢吸附能大、比液态有机物储氢容量大且释放氢气纯度高、操作压力低等优势。核壳结构的Ni/TiO2材料,Ni/TiO2的界面弱化了Mg-H键,改善脱氢性能,但吸脱氢循环性能仍没有改善;超细且稳定的Mg2NiH0.3纳米晶体,显著改善了Mg的吸氢性能;纳米金属铂(Pt)作催化剂包覆纳米Mg颗粒,纳米Mg颗粒与Pt形成Mg3Pt低能界面只能削弱Mg-H键;MgNiXM0.03(M=Cr,Fe,Co,Mn)合金,MgNi0.86Cr0.03合金在150℃和0.01MPa~0.1MPa下开始脱氢,脱氢量仅为0.4wt%;氧掺杂的六方氮化硼纳米片在室温和5MPa下的储氢量为5.7wt%,碳氧共掺杂氮化硼材料在低温下的储氢量为2.19wt%。然而,以上这些材料都无法实现高效可逆吸放氢。
发明内容
本发明的目的是要解决现有方法制备的储氢材料存在储氢量低,吸氢和脱氢慢和可逆吸收/解吸循环稳定性差的问题,而提供一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料及其制备方法和应用。
一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料包括改性六方氮化硼和负载在所述改性六方氮化硼表面的纳米粒子;
所述的改性六方氮化硼的改性基团为羟基和酰胺基;
所述改性六方氮化硼表面的纳米粒子包括过渡金属元素和过渡金属化合物;
所述的过渡金属元素包括镍;
所述的过渡金属化合物包括镍硼化合物。
一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料的制备方法,是按以下步骤完成的:
一、将改性六方氮化硼和有机金属前驱体溶液混合一段时间,再离心,去除上清液,对固体物质进行干燥,得到负载有机金属前驱体后的六方氮化硼;
二、将负载有机金属前驱体后的六方氮化硼进行煅烧,得到镍/硼镍/六方氮化硼复合材料。
一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料作为储氢材料应用。
本发明的原理:
本发明提供了一种Ni/NixB/h-BN(镍/镍硼/六方氮化硼)复合材料,包括改性六方氮化硼和负载在所述改性六方氮化硼表面的纳米粒子;所述改性六方氮化硼的改性基团为羟基和酰胺基;所述纳米粒子包括纳米镍和镍硼化合物;本发明在六方氮化硼的表面增加改性基团可以增加六方氮化硼的极性,提高六方氮化硼对有机镍的吸附和分散,利于高温煅烧后金属镍及镍硼在六方氮化硼表面的分散,进而提高材料储氢性能;由于六方氮化硼具有层状堆叠结构和大的比表面积,通过羟基和酰胺基对六方氮化硼的改性使得六方氮化硼对纳米镍离子有很强的吸附能力,使得高温煅烧后的纳米镍及镍硼粒子能被均匀的引入到六方氮化硼中,镍硼粒子能催化镍吸脱氢;层状结构的六方氮化硼不仅可以一定程度上吸附氢,同时可以作为氢扩散通道,另一方面,实验和理论计算同时证明纳米镍硼具有吸氢和放氢催化性能,本发明所述的Ni/NixB/h-BN复合材料具有优良的储氢性能。
本发明的优点:
本发明将具有吸氢/脱氢性能的催化剂同时负载在多孔六方氮化硼(h-BN)上,这将促进氢化/脱氢过程中的可逆反应;通过原位还原湿法化学方法使得镍离子(Ni2+)插入六方氮化硼层间,再通过高温煅烧将镍(Ni)、镍硼化合物(NixB)等粒子装载在六方氮化硼上,合成镍/镍硼/六方氮化硼复合材料;实验发现通过调节六方氮化硼与乙酰丙酮镍的比例、煅烧温度,可以将金属镍粒子、镍硼化合物通过B-Ni键直接被装载在h-BN上;通过理论计算了几种Ni/NixB/h-BN复合材料的氢化和脱氢性能,NixB/h-BN可以作为催化Ni有效吸氢/脱氢的基体,促进H原子在亚表面和表面之间扩散;直接使用层状h-BN纳米片负载Ni和NixB催化剂,建立高效Ni/NixB@h-BN储氢系统;试验表明Ni/NiB/Ni4B3@h-BN在200℃时储氢量为7.4wt%,高于Ni@h-BN吸收约5.8wt%的H2,表现出高效快速吸氢和脱氢动力学性能和稳定的可逆吸收/解吸循环。
本发明可获得一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料。
附图说明
图1为Ni/NixB@h-BN的SEM图,图中a为实施例1制备的Ni/NixB@h-BN,b为实施例2制备的Ni/NixB@h-BN,c为实施例3制备的Ni/NixB@h-BN,d为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN;
图2为Ni/NixB@h-BN的XRD图,图中a为实施例1制备的Ni/NixB@h-BN,b为实施例2制备的Ni/NixB@h-BN,c为实施例3制备的Ni/NixB@h-BN,d为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN;
图3为Ni/NixB@h-BN的等温变压N2吸附,图中a为实施例1制备的Ni/NixB@h-BN,b为实施例2制备的Ni/NixB@h-BN,c为实施例3制备的Ni/NixB@h-BN,d为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN;
图4为Ni/NixB@h-BN的XPS光谱图,图中a对应于B1s的XPS光谱,b对应于N1s的XPS谱,c对应于Ni2p的XPS谱,1#为实施例1制备的Ni/NixB@h-BN,2#为实施例2制备的Ni/NixB@h-BN,3#为实施例3制备的Ni/NixB@h-BN,4#为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN,5#为实施例5制备的Ni/NixB@h-BN;
图5为材料在不同压力条件下的氢吸附率图,图中a为实施例4制备的Ni/NiB/Ni3B4@h-BN在不同压力条件下的氢吸附率,b为对比实施例1制备的Ni@h-BN在不同压力条件下的氢吸附率;
图6为实施例4制备的Ni/NiB/Ni3B4@h-BN的吸氢/脱氢循环曲线图;
图7为理论模拟数据图,图中a为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN的示意图;b氢在单层h-BN、双层h-BN和实施例4制备的Ni/NixB@h-BN的模型表面的扩散路径方式;c单层h-BN的氢扩散能,d为双层h-BN的氢扩散能,e为实施例4制备的Ni/NiB/Ni3B4@h-BN的氢扩散能。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料包括改性六方氮化硼和负载在所述改性六方氮化硼表面的纳米粒子;
所述的改性六方氮化硼的改性基团为羟基和酰胺基;
所述改性六方氮化硼表面的纳米粒子包括过渡金属元素和过渡金属化合物;
所述的过渡金属元素包括镍;
所述的过渡金属化合物包括镍硼化合物。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同点是:所述的一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料中改性六方氮化硼与纳米粒子的质量比为(91~99):(1~9)。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是:所述的改性六方氮化硼的制备方法是按以下步骤完成的:
一、将六方氮化硼和碱液混合,再超声处理,得到预处理后的六方氮化硼;
二、将预处理后的六方氮化硼和乙二醇混合,进行第一改性,再离心,去除上清液,得到沉淀物质即为羟基改性的六方氮化硼;
三、将羟基改性的六方氮化硼和含有酰胺基化合物溶液混合,进行第二改性,得到所述改性六方氮化硼。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是:步骤一中所述的六方氮化硼的粒径为100nm、200nm、500nm和1μm的一种或几种;步骤一中所述的碱液为氢氧化钠溶液、氨水溶液或碳酸钠溶液;所述的氢氧化钠溶液的质量分数为1%~5%,氨水溶液的质量分数为2%~10%,碳酸钠溶液的质量分数为5%~20%;步骤一中所述的超声处理的温度为30℃~60℃,超声处理的时间为1h~6h。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是:步骤一中所述的六方氮化硼的质量与碱液的体积比为(0.1g~1g):(50mL~60mL);步骤二中所述的乙二醇与步骤一中所述的碱液的体积比为(10mL~30mL):(30mL~60ml);步骤二中所述的第一改性的温度为100℃~160℃,时间为1h~4h。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是:步骤三中所述的含有酰胺基化合物溶液中酰胺基化合物包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、丙酰胺、丙烯酰胺、2-羟基异丁酰胺、N-异丙基乙酰胺和N-苯基甲酰胺中的一种或几种;步骤三中所述的含有酰胺基化合物溶液的浓度为2mol/L;步骤三中所述的羟基改性的六方氮化硼的质量与含有酰胺基化合物溶液的体积比为
(1g~2g):(10mL~20mL);步骤三中所述的第二改性的温度为60℃~80℃,时间为2h~8h。
其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是:一种镍/硼镍/
六方氮化硼复合材料的制备方法,是按以下步骤完成的:
一、将改性六方氮化硼和有机金属前驱体溶液混合一段时间,再离心,去除上清液,对固体物质进行干燥,得到负载有机金属前驱体后的六方氮化硼;
二、将负载有机金属前驱体后的六方氮化硼进行煅烧,得到镍/硼镍/六方氮化硼复合材料。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是:步骤一中所述的有机金属前驱体溶液的质量分数为1%~10%;步骤一中所述的混合的时间为1h~6h;步骤一中所述的改性六方氮化硼与有机金属前驱体中金属离子的摩尔比为10:(1~10)。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是:步骤一中所述的有机金属前驱体溶液中有机金属前驱体为乙酰丙酮镍和草酸镍中的一种或两种的混合物;步骤二中所述的煅烧为在氩气保护下,以20℃/min~25℃/min的升温速率从室温升温至1000℃~1500℃,在1000℃~1500℃下煅烧1h~6h。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十:本实施方式是一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料作为储氢材料应用。
采用以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例1:一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料的制备方法,是按以下步骤完成的:
一、制备改性六方氮化硼:
①、将0.1g氢氧化钠溶于50mL蒸馏水中,然后加入1g六方氮化硼,再在50℃下超声处理6h,得到预处理后的六方氮化硼;
步骤一①中所述的六方氮化硼的粒径为100nm;
②、将预处理后的六方氮化硼和30mL乙二醇混合,在160℃下搅拌40min,再离心,去除上清液,得到沉淀物质即为羟基改性的六方氮化硼;
③、将羟基改性的六方氮化硼和10mL丙烯酰胺溶液混合,在60℃下搅拌40min,得到所述改性六方氮化硼;
步骤一③中所述的丙烯酰胺溶液的浓度为2mol/L;
二、将改性六方氮化硼和乙酰丙酮镍溶液混合60min,再离心,去除上清液,对固体物质进行干燥,得到负载乙酰丙酮镍后的六方氮化硼;
步骤二中所述的乙酰丙酮镍溶液的质量分数为1%;
步骤二中所述的改性六方氮化硼与乙酰丙酮镍溶液中Ni2+的摩尔比为10:1;
三、将负载乙酰丙酮镍后的六方氮化硼进行煅烧,得到镍/硼镍/六方氮化硼复合材料;
步骤三中所述的煅烧为在氩气保护下,以25℃/min的升温速率从室温升温至1200℃,在1200℃下煅烧2h。
实施例2:本实施例与实施例1的不同点是:步骤二中所述的改性六方氮化硼与乙酰丙酮镍溶液中Ni2+的摩尔比为10:3。其它步骤及参数与实施例1均相同。
实施例3:本实施例与实施例1的不同点是:步骤二中所述的改性六方氮化硼与乙酰丙酮镍溶液中Ni2+的摩尔比为10:5。其它步骤及参数与实施例1均相同。
实施例4:本实施例与实施例1的不同点是:步骤二中所述的改性六方氮化硼与乙酰丙酮镍溶液中Ni2+的摩尔比为10:7。其它步骤及参数与实施例1均相同。
实施例5:本实施例与实施例1的不同点是:步骤二中所述的改性六方氮化硼与乙酰丙酮镍溶液中Ni2+的摩尔比为1:1。其它步骤及参数与实施例1均相同。
对比实施例1:Ni@h-BN的制备方法,是按以下步骤完成的:
将0.1g NaOH溶于50mL蒸馏水中,1g h-BN加入溶液中,搅拌并在50℃下反应6小时,通过离心获得沉淀,然后将改性的h-BN均匀地加入到20毫升乙二醇中并混合,然后将1.5g的Ni(acac)和30mL的THF和混合物加入到烧瓶底部,随后,搅拌、溶剂蒸发和在干燥炉中干燥;最后,将混合物在氩气保护下,以25℃/min的升温速率从室温升温至600℃,在600℃下煅烧60分钟,获得Ni@h-BN。
图1为Ni/NixB@h-BN的SEM图,图中a为实施例1制备的Ni/NixB@h-BN,b为实施例2制备的Ni/NixB@h-BN,c为实施例3制备的Ni/NixB@h-BN,d为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN;
从图1可知:当Ni2+的浓度最低时,大多数h-BN纳米片被堆叠;随着Ni2+浓度的增加,h-BN纳米片的分散性会更好。
图2为Ni/NixB@h-BN的XRD图,图中a为实施例1制备的Ni/NixB@h-BN,b为实施例2制备的Ni/NixB@h-BN,c为实施例3制备的Ni/NixB@h-BN,d为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN;
参考X射线衍射光谱,图a中位于44.3°和51.6°处的峰属于金属Ni(PDF 97-016-8892),对应的是(002)平面和(101)平面,表明当h-BN与Ni(acac)2的比例为10:3时,复合材料由Ni和h-BN组成。根据图b,当h-BN与Ni(acac)2的比例为10:5时在29.8°、34.3°、37°、38.1°、40.2°、41°、42.5°、44.2°、44.7°和46°处的峰属于Ni2B,因此过量的Ni2+和B原子会形成Ni2B;根据图c可知,在h-BN与Ni(acac)2的比例为10:7时制备的复合材料,考虑到过量的Ni2+和周围的B原子在高温煅烧下会形成NiB和Ni4B3,38.9°和45.2°处的峰属于NiB,52°和52.2°处属于Ni4B3。根据图d,当h-BN与Ni(acac)2的比例为1:1时,在复合材料中可以观察到Ni3B的峰,位于44.7°和49°处的峰属于Ni,位于26.7°和41.7°处的峰值属于h-BN,其中Ni和NixB分散在h-BN上。利用密度泛函理论计算了Ni23B6、Ni4B3、NiB和Ni2B合金的氢吸附能。
图3为Ni/NixB@h-BN的氮气吸附等温变压曲线,图中a为实施例1制备的Ni/NixB@h-BN,b为实施例2制备的Ni/NixB@h-BN,c为实施例3制备的Ni/NixB@h-BN,d为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN;
从图3可知;几种Ni/NixB@h-BN复合材料的气体吸收能力,在-196℃下测量N2吸附和解吸等温线,吸附气体体积随着压力的增加而发生显著变化,当P/Po增加到0.9时,a图为25cm3/g,b图吸附N2体积为150cm3/g,c图吸附N2体积为200cm3/g,d图吸附N2体积仅为300cm3/g。随着镍和镍硼数量的增加,h-BN纳米片的比表面积在一定程度上增加,导致吸附N2的量增加。
图4为Ni/NixB@h-BN的XPS光谱图,图中a对应于B1s的XPS光谱,b对应于N1s的XPS谱,c对应于Ni2p的XPS谱,1#为实施例1制备的Ni/NixB@h-BN,2#为实施例2制备的Ni/NixB@h-BN,3#为实施例3制备的Ni/NixB@h-BN,4#为实施例4制备的Ni/NixB@h-BN,5#为实施例5制备的Ni/NixB@h-BN;
图4分别给出了1#样品(h-BN与Ni2+之比为10:1)、2#样品(h-BN和Ni2+之比约为10:3)、3#样品(h-BN与Ni2+之比为10:5)、4#样品(h-BN和Ni2+之比为10:7)和5#样品(h-BN对Ni2+之比为1:1)的B1s和N1s的XPS光谱,从图4可知:B-N的结合能为190.6eV,而这些复合材料的B-N结合能很弱,B和Ni之间的相互作用是金属键,因此,189.6eV的B-Ni结合能由于B和Ni之间的共价键相互作用而很强;基于先前的表征结果,Ni2+分散在h-BN纳米片中,在高温下,B原子与周围的Ni原子结合,导致B-N键被削弱。根据Ni/NixB@h-BN的XPS光谱,其中N-B的峰位于398.5eV,N-C的峰位于400.5eV。参考Ni2p的XPS光谱,在这些复合材料中观察到Ni0+的峰位于852.3eV和869.6eV。特别是,根据4#样品的XPS光谱,Ni的峰比2#样品的峰弱,而B-Ni键能比2#样品强,考虑到Ni2+转化为Ni纳米颗粒,然后这些Ni纳米颗粒熔化为h-BN并形成具有B原子的NixB。与1#样品相比,2#样品中B原子周围的Ni2+数量增加,形成了Ni-B键,因此Ni纳米颗粒的数量比1#样品减少。当h-BN的量为固定值时,Ni2+的量会继续增加,导致形成几种NixB化合物,但Ni-B键的数量没有增加,过量的Ni2+在高温下煅烧,然后形成Ni纳米颗粒。此外,最强的Ni-B峰位于854eV和871eV处,Ni2+的结合能分别为856eV和874eV,二价Ni原子主要存在于NixB和Ni氧化物中。同时,B-Ni键会对其他原子产生电子极化效应,导致Ni2+的峰位发生位移。总之,当调节h-BN和Ni2+的比例时,NixB型Ni/NixB@h-BN复合材料将进行调整。
图5为材料在不同压力条件下的氢吸附率图,图中a为实施例4制备的Ni/NiB/Ni3B4@h-BN在不同压力条件下的氢吸附率,b为对比实施例1制备的Ni@h-BN在不同压力条件下的氢吸附率;
从图5可知:实施例4制备的Ni/NiB/Ni4B3@h-BN在200℃、2巴至20巴的压力下的吸氢性能(图5a),Ni/@h-BN在200℃下,随着压力从20巴增加到2巴,对复合材料进行了研究(图5b)。这些材料表现出完全可逆的吸附行为,Ni/NiB/Ni4B3@h-BN将在10分钟内吸收约7.4wt%的H2,Ni@h-BN将吸收约5.8wt%的H2,因此Ni/NiB/Ni4B3@h-BN具有更高效的H2存储性能。Ni/NixB@h-BN应为车载储氢应用。
图6为实施例4制备的Ni/NiB/Ni3B4@h-BN的吸氢/脱氢循环曲线图。
从图6可知:Ni/NiB/Ni4B3@h-BN表现出完全可逆的吸附行为,将在10分钟内吸收约7.4wt%的H2,并且Ni@h-BN将吸收约5.8wt%的H2,因此Ni/NiB/Ni4B3@h-BN具有高效的H2存储性能。
为了指导高效Ni/NixB@h-BN复合材料,我们建立了单层h-BN、双层h-BN和双层h-BN/NixB的模型,Ni23B6、Ni2B、Ni4B3和NiB催化剂的H2吸附能,如图7a所示。单层h-BN、双层h-BN和h-BN/NixB模型的氢扩散路径方式,第b段。模拟了单层h-BN、双层h-BN和h-BN/NixB体系的吸氢反应路径(c,d,e)。为了计算氢的吸收路径,我们认为H2离解成两个H*(吸附的H原子),并且H*扩散到NixB系统的亚表面。NixB具有更高的氢吸收能,导致h-BN和NixB之间的氢吸附能增加,氢可以被吸附并迅速扩散到NixB/h-BN的表面。然而,双层h-BN的氢吸附能较低,导致大部分氢仅吸附在h-BN表面。Ni23B6、Ni4B3、NiB和Ni2B的氢吸附能分别为-2.07eV/H2、-1.04eV/H2,-0.06eV/H2和0.05eV/H2。Ni23B6和Ni4B3可以用作催化吸氢位点,而NiB可以用作催化脱氢位点,因此,理论模拟证明了Ni/NiB/Ni4B3@h-BN复合材料是一种理想的加氢/脱氢复合材料。

Claims (10)

1.一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料,其特征在于一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料包括改性六方氮化硼和负载在所述改性六方氮化硼表面的纳米粒子;
所述的改性六方氮化硼的改性基团为羟基和酰胺基;
所述改性六方氮化硼表面的纳米粒子包括过渡金属元素和过渡金属化合物;
所述的过渡金属元素包括镍;
所述的过渡金属化合物包括镍硼化合物。
2.根据权利要求1所述的一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料,其特征在于所述的一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料中改性六方氮化硼与纳米粒子的质量比为(91~99):(1~9)。
3.根据权利要求1所述的一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料,其特征在于所述的改性六方氮化硼的制备方法是按以下步骤完成的:
一、将六方氮化硼和碱液混合,再超声处理,得到预处理后的六方氮化硼;
二、将预处理后的六方氮化硼和乙二醇混合,进行第一改性,再离心,去除上清液,得到沉淀物质即为羟基改性的六方氮化硼;
三、将羟基改性的六方氮化硼和含有酰胺基化合物溶液混合,进行第二改性,得到所述改性六方氮化硼。
4.根据权利要求3所述的一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料,其特征在于步骤一中所述的六方氮化硼的粒径为100nm、200nm、500nm和1μm的一种或几种;步骤一中所述的碱液为氢氧化钠溶液、氨水溶液或碳酸钠溶液;所述的氢氧化钠溶液的质量分数为1%~5%,氨水溶液的质量分数为2%~10%,碳酸钠溶液的质量分数为5%~20%;步骤一中所述的超声处理的温度为30℃~60℃,超声处理的时间为1h~6h。
5.根据权利要求3所述的一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料,其特征在于步骤一中所述的六方氮化硼的质量与碱液的体积比为(0.1g~1g):(50mL~60mL);步骤二中所述的乙二醇与步骤一中所述的碱液的体积比为(10mL~30mL):(30mL~60ml);步骤二中所述的第一改性的温度为100℃~160℃,时间为1h~4h。
6.根据权利要求3所述的一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料,其特征在于步骤三中所述的含有酰胺基化合物溶液中酰胺基化合物包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、丙酰胺、丙烯酰胺、2-羟基异丁酰胺、聚丙烯酰胺、N-异丙基乙酰胺和N-苯基甲酰胺中的一种或几种;步骤三中所述的含有酰胺基化合物溶液的浓度为2mol/L;步骤三中所述的羟基改性的六方氮化硼的质量与含有酰胺基化合物溶液的体积比为(1g~2g):(10mL~20mL);步骤三中所述的第二改性的温度为60℃~80℃,时间为2h~8h。
7.如权利要求1所述的一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于该制备方法是按以下步骤完成的:
一、将改性六方氮化硼和有机金属前驱体溶液混合一段时间,再离心,去除上清液,对固体物质进行干燥,得到负载有机金属前驱体后的六方氮化硼;
二、将负载有机金属前驱体后的六方氮化硼进行煅烧,得到镍/硼镍/六方氮化硼复合材料。
8.根据权利要求7所述的一种镍/镍硼/六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于步骤一中所述的有机金属前驱体溶液的质量分数为1%~10%;步骤一中所述的混合的时间为1h~6h;步骤一中所述的改性六方氮化硼与有机金属前驱体中金属离子的摩尔比为10:(1~10)。
9.根据权利要求7所述的一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于步骤一中所述的有机金属前驱体溶液中有机金属前驱体为乙酰丙酮镍和草酸镍中的一种或两种的混合物;步骤二中所述的煅烧为在氩气保护下,以20℃/min~25℃/min的升温速率从室温升温至1000℃~1500℃,在1000℃~1500℃下煅烧1h~6h。
10.如权利要求1所述的一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料的应用,其特征在于一种镍/硼镍/六方氮化硼复合材料作为储氢材料应用。
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