[发明专利]一种含催化剂的碳包覆Mg基储氢材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种含催化剂的碳包覆Mg基储氢材料的制备方法，该方法通过等离子电弧和电阻加热台分别加热催化剂金属锭和Mg块以制备Mg颗粒尺寸小于20nm且含有金属催化剂的碳包覆Mg基复合纳米颗粒。本发明的制备方法可通过调节Mg的质量和电阻加热台温度调控生成Mg颗粒的尺寸；通过调节等离子电流调控生成的金属催化剂的颗粒尺寸；通过调节甲烷添加量可制备得到碳层厚度小于5nm的超薄碳壳。本发明方法制备的Mg基储氢材料具有Mg颗粒尺寸小、碳包覆层薄、并含有催化剂的特点，能够有效提高Mg和催化剂的装载率及其储氢性能。同时，本发明方法使用的原料价格低廉，工艺简单易行，绿色环保。

主权项

1.一种含催化剂的碳包覆镁基储氢材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将作为催化剂的金属锭置于等离子体设备反应腔室的铜坩埚上，将Mg块放置在反应腔室内的电阻加热台上；(2)关闭反应腔室，对反应腔室抽真空；(3)向反应腔室中充入氢气、氩气和甲烷，其中，氢气占反应腔室总气体的0.1vol％～50vol％，甲烷占反应腔室总气体的0.001vol％～5vol％，反应腔室内总压强为0.05MPa～0.1MPa；(4)打开电阻加热台电源，通过电阻加热台对Mg块进行加热；待Mg开始蒸发后，启动等离子电源，通过等离子电弧对作为催化剂的金属锭进行加热蒸发，等离子弧加热产生的金属蒸气与电阻加热台加热产生的Mg蒸气在冷凝过程中相互碰撞，形成原子团簇，并进一步形核、长大成复合纳米颗粒，在等离子弧区，甲烷分解产生碳和氢，所述碳对冷凝过程中的复合纳米颗粒进行包覆，以限制其进一步生长；(5)待Mg及催化剂金属稳定蒸发后，打开循环泵，在循环气流的作用下，冷凝形成的碳包覆复合纳米颗粒被输送到过滤筒中，反应一定时间后，关闭等离子和电阻加热台电源，停止反应；(6)收集过滤筒中的样品，得到含催化剂的碳包覆Mg基纳米储氢材料。