[发明专利]一种Al-BiOCl/CNTs铝基复合制氢材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Al‑BiOCl/CNTs铝基复合制氢材料，由Al粉和BiOCl/CNTs混合球磨制得，所述BiOCl/CNTs由铋盐与氯化物原位制备BiOCl负载在CNTs上制得；所述BiOCl/CNTs为微米级球状，球体由片层状材料组成。其制备方法包括以下步骤：1）原位反应法制备BiOCl/CNTs复合材料；2）球磨法制备Al‑BiOCl/CNTs铝基复合制氢材料。作为水解制氢材料的应用，单位质量的产氢量为1010.3‑1123 mL/g、产氢速率为1233‑4527 mL/g min及产氢率为90.6‑94.9%。本发明具有以下优点：BiOCl/CNTs利用氯化物为诱导剂，合成方法简单，合成过程无毒无害；元素分布均匀，催化效果良好；BiOCl负载在CNTs上，避免球磨过程中CNTs被剥离为单层的柔性碳包裹Al颗粒，影响材料产氢率。

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体是一种Al-BiOCl/CNTs铝基复合制氢材料的制备及应用。

背景技术

氢能作为一种具有应用前景的清洁能源，已得到广泛的关注和研究。近年来Al-H₂O反应制取氢气的方法引起了广泛关注，铝基制氢材料具有能量密度大、便于储存、原料成本低廉、原料易获得、Al-H₂O反应产物环境友好、可循环使用等优点。目前铝基复合制氢材料制备方法主要有熔炼法和机械球磨法。

2007年Fan 等人（Fan M Q, Xu F, Sun L X. Studies on hydrogen generationcharacteristics of hydrolysis of the ball milling Al-based materials in purewater[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2007, 32(14):2809-2815.）首次采用球磨的方法来制备铝基制氢材料，实现了室温下能产氢765 mL/g的效果。但是该技术因首次采用球磨法制备铝基制氢材料，并未考虑金属在球磨过程中的冷焊、团聚问题，因此，该材料产氢性能存在很大的提升空间。

针对上述球磨过程的冷焊、团聚问题，(Dupiano等人(Dupiano P, Stamatis D,Dreizin EL. Hydrogen production by reacting water with mechanically milledcomposite aluminum-metal oxide powders. International Journal of HydrogenEnergy. 2011;36:4781-91.)研究了各种氧化物与铝的机械球磨，金属氧化物可以在一定程度上阻碍铝粉的冷焊团聚，在此过程中发现铝水反应分为“诱导期、快反应、慢反应”三个阶段。但是该技术存在明显的弊端，即在80度下三个小时才放完氢气，制氢材料的时效性远远不能满足应用要求。

针对上述时效性问题，赵冲等人(Chong Zhao , Fen Xu.A novel Al-BiOClcomposite for hydrogengeneration from water. International Journal ofHydrogen Energy44(13),6655-6662)制备了Al-BiOCl材料，直接将BiOCl添加到Al粉中进行球磨制备制氢材料。材料产氢性能得到明显提升，其中复合材料Al-15 wt% BiOCl的性能最好，室温下放氢量1048.4 mL/g，产氢速率为491.4 mL/g min，产氢率91.4%，材料在五分钟之内放完氢气。该技术方案虽然可以实现在5min内放完氢气，但是其速率和产氢率都有待提升。

发明人针对上述问题研究发现，仅改变球磨过程的实验参数，无法进一步提高BiOCl在Al中均匀分散，这是现有技术提高制氢材料性能的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种Al-BiOCl/CNTs铝基复合制氢材料及其制备方法和应用。