[发明专利]一种合成NaAlH4的催化剂TiN的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于轻金属配位氢化物储氢体系技术领域，更具体地说，是涉及一种合成NaAlH₄的催化剂TiN的制备方法。

背景技术

面对石油资源的日渐匮乏和生态环境恶化的双重压力，利用氢能这一清洁能源取代以石化燃料为基础的现有能源已成为全球的共识。因此，开发和利用与氢相关的新能源和研究节能材料已经被许多国家列为重点研究的内容。要想达到车载储氢技术的要求，就必须开发出一种高体积能量密度和高质量能量密度的配位轻金属氢化物储氢材料。

近些年来，以NaAlH₄为代表的轻金属配位氢化物作为一类高容量、低密度的储氢材料一直受到研究者们的广泛关注，其研究取得了稳步的进展。催化剂对于反应的加速作用通常具有比较强的选择性，过渡金属化合物作为催化加氢催化剂被广泛地用于石油裂解、重整等化工生产中，在储氢材料的研究中也屡见不鲜。

在NaAlH4配位氢化物的催化储氢研究中，对于目前采用的众多金属及其它们的化合物催化剂而言，钛基化合物的催化效果最佳。但NaAlH4在低温低压下的吸放氢的动力学速率相对于车用燃料电池的应用来说仍然有较大差距，应研发活性更高的、稳定性更好的、成本更低的催化剂；随着吸放氢循环的进行，NaAlH₄配位氢化物体系的吸放氢量会随之降低，所以配位氢化物体系的可逆储氢量也需要进一步的提高。因此，研究高性能的新型加氢催化剂对提高NaAlH₄材料的储氢性能具有实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成NaAlH₄的催化剂TiN的制备方法，用该催化剂合成的NaAlH₄有很好的低温放氢性能，相对于现有技术中需要高压条件的合成方法更简单、节能、容易实现。

一种合成NaAlH₄的催化剂TiN的制备方法，包括以下步骤：

A、按摩尔比1:3－1:6称取Ti(SO₄)₂和质量分数为25%氨水，将Ti(SO₄)₂溶于去离子水中，其中Ti(SO₄)₂与去离子水的摩尔比为1:120－1:200，缓慢滴加氨水搅拌，反应完后洗涤、干燥，得到前躯体偏钛酸；

B、将所得偏钛酸与尿素、KBH₄按摩尔比2:3:5－2:3:10混合均匀，氩气氛保护下，在650-750 oC高温下煅烧3-9 h后，缓慢冷却到室温；

C、将所得产物用去离子水和乙醇分别洗涤三次后干燥，得到催化剂TiN。

步骤A中的搅拌时间为10min。

步骤C中的干燥条件为真空下100 oC高温。

本发明方法合成的TiN是一种用固相法制备的新颖的、催化性能优异的催化剂；在室温下只需要一步催化加氢就能得到NaAlH₄配位氢化物，且合成的NaAlH₄具有优异的吸放氢性能、储氢量较高。

附图说明

图1是本发明制备的TiN的XRD图；

图2 是本发明合成的NaAlH₄的XRD图；

图3 是本发明合成的NaAlH₄的TPD放氢曲线；

图4 是本发明合成的NaAlH₄的PCT放氢曲线。

具体实施方式

实施例1

1）催化剂TiN的制备

将0.02 mol 的Ti(SO₄)₂溶于50 ml去离子水中，然后缓慢滴加2ml质量分数为25 %的氨水，搅拌10 min，反应完后洗涤干燥，得到前躯体偏钛酸；将前躯体与尿素、KBH₄按照摩尔比2:3:8混匀后，氩气保护下650 oC煅烧3 h，缓慢冷却到室温；将反应产物用去离子水和乙醇分别洗三次后在100oC温度条件下真空干燥12 h，得到催化剂TiN；

从图1中可以明显看出，合成的催化剂为TiN。

2）NaAlH₄配位氢化物的合成