本發(fā)明涉及材料制備和化學鏈儲氫領域，特別涉及一種高活性化學鏈儲氫材料及其制備方法。
背景技術：
氫能的是一種燃燒熱值大，無污染的可再生能源，被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础Ｓ行Ю脷淠艿年P鍵是開發(fā)高效、可大規(guī)模應用的儲氫技術。
目前常見的儲氫技術分為物理儲氫和化學儲氫。物理儲氫中的高壓儲氫和液壓儲氫，已經能夠實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的氫能存儲，但是高壓帶來的安全隱患依舊制約著這兩種儲氫技術的應用，除此之外，高壓儲氫和液壓儲氫還存在能耗高、占地面積大等缺點；化學儲氫主要實施方式有儲氫合金、金屬氫化物和有機物儲氫等?；瘜W儲氫材料具有儲氫密度高、反應條件溫和、安全性好等優(yōu)點。但由于制備成本過高，化學儲氫材料現(xiàn)在還處于實驗室研究階段，未見商業(yè)化報道。易污染環(huán)境等缺點也給化學儲氫技術的推廣帶來困難。
化學鏈循環(huán)氧儲氫技術是一種新型的儲氫技術,它的創(chuàng)新之處在于利用氧空位間接儲氫，因為一個氧空位對應兩個氫，所以循環(huán)氧空位儲氫材料的理論儲氫密度是傳統(tǒng)的氫空位儲氫材料的兩倍。以鈷鐵載氧體為例說明其儲氫原理：
儲氫過程：
釋氫過程：
載氧體中的活性成分是鐵氧化物。儲氫過程中,鐵氧化物中的氧與氫結合變成水,鐵氧化物被還原為低價鐵氧化物。每1個氧原子結合2個氫原子，對應產生一個氧空位。釋氫過程中,1個氧空位裂解1分子水，水中的氧留在氧空位中，氫則以氫氣的形式釋放出來，同時低價鐵氧化物被氧化,載氧體可以再次用于儲氫，從而實現(xiàn)氫氣的可逆儲放。
如今，設計和制備高性能的化學鏈儲氫材料是一項重要的課題?，F(xiàn)有化學鏈儲氫材料通常使用溶膠凝膠法、機械混合法、浸漬法等方法制備，這些方法制備的材料充放氫速率較低，儲氫釋氫耗時長。因此，研發(fā)高活性的化學鏈儲氫材料的制備方法具有重要意義。
技術實現(xiàn)要素：
技術問題：為了解決現(xiàn)有化學鏈儲氫材料反應活性弱的問題，本發(fā)明提供一種高活性化學鏈儲氫材料及其制備方法，制備的化學鏈儲氫材料具有l(wèi)dh結構，比表面積大，反應的活性中心分布均勻穩(wěn)定，材料的反應活性大大提高。
技術方案：本發(fā)明的一種高活性化學鏈儲氫材料化學式為fexmgalo1.5x+2.5，其中1≤x≤3，該儲氫材料具有花瓣狀層狀雙金屬氫氧化物(layereddoublehydroxide,ldh)結構，儲氫材料中層狀層板由氧離子和金屬離子通過靜電作用結合形成。靜電力作用下，金屬離子在層狀層板中形成均一穩(wěn)定分布的活性中心。
其中：
所述金屬離子為fe2+、mg2+、al3+。
所述儲氫材料比表面積為200—300m2/g。
本發(fā)明的高活性化學鏈儲氫材料的制備方法采用溶劑熱法制備，將鐵、鎂、鋁的水合氯化鹽與尿素以摩爾比為(1～3):1：1：7溶解在甲醇中，用溶劑熱法處理上述混合物，將產物離心，用去離子水和乙醇洗滌幾次,干燥后即可。
在制備過程中，所述溶劑熱法處理步驟為將上述混合物轉移到有聚四氟乙烯內襯高壓反應釜中，在170～190℃下油浴加熱24小時。
所述產物離心、洗滌后，在干燥箱中70～80℃下干燥12～14小時。
有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：
1.本發(fā)明制備的新型儲氫材料采用化學鏈循環(huán)儲氫原理，通過在材料中創(chuàng)造氧空位，再由氧空位逆變產氫的方式間接儲氫，理論上一個氧空位可逆變得到兩個氫，因此儲氫密度將是傳統(tǒng)氫空位的兩倍。材料儲氫的質量分數(shù)可達4.8％以上，體積儲氫密度可達120kg/m3以上
2.本發(fā)明制備的高活性化學鏈儲氫材料具有花瓣狀ldh結構，比表面積大(200—300m2/g)，活性中心均勻穩(wěn)定的分布在層板中，極大提高了材料的反應活性。材料儲氫過程耗時5～10min,釋氫過程耗時僅為一般載氧體材料的25～40％，耗時2～3min。
3.本發(fā)明采用價格低廉的氯金屬鹽為原料，且制備工藝簡單，可以規(guī)?；a。
附圖說明
圖1為實施例1所制備的高活性化學鏈儲氫材料的sem圖。
圖2為實施例1所制備的高活性化學鏈儲氫材料的xrd圖。
圖3為實施例2所制備的高活性化學鏈儲氫材料的sem圖。
圖4為實施例2所制備的高活性化學鏈儲氫材料的xrd圖。
圖5為不同fe-mg-al摩爾比的該材料在充放氫循環(huán)中儲氫密度變化的情況，反應溫度為900℃。
圖6為為不同fe-mg-al摩爾比的該材料在釋氫過程中釋氫速率曲線，反應溫度為900℃。
具體實施方式
為了達到上述目的，本發(fā)明采取的一種高活性化學鏈儲氫材料，其儲氫原理為化學鏈循環(huán)氧儲氫，采用在材料中制造氧空位，再由氧空位逆變產氫的方式間接儲氫。本材料具有花瓣狀ldh結構，比表面積大(200—300m2/g)，能夠為fe2+提供更多的附著位點，且由于結晶態(tài)的含鋁層板的吸附作用，使得mg2+、fe2+進入層狀層板中，在層板中形成均勻穩(wěn)定分布的活性中心。
本發(fā)明的高活性化學鏈儲氫材料的制備方法，采用溶劑熱法制備，具制備方法為，將fecl2·4h2o，mgcl2·6h2o，alcl3·6h2o和尿素，按(1～3):1:1:7的化學計量比溶于甲醇中，攪拌均勻后轉移到有聚四氟乙烯內襯高壓反應釜中，在密閉條件下，在170～190℃油浴加熱24小時。將產物離心，用去離子水和乙醇沖洗幾次，在干燥箱中70～80℃下干燥12～14小時，即得目標材料。
在不同的反應物濃度下制備該材料：
實施例1：
溶液量均為0.03l的0.2mol/l的fecl2·4h2o，0.1mol/l的mgcl2·6h2o，0.1mol/l的alcl3·6h2o和0.7mol/l的尿素溶解在30ml甲醇中。攪拌上述混合物，然后轉移到有聚四氟乙烯內襯高壓反應釜中，在密閉條件下，在180℃加熱24小時，所述產物離心后，用去離子水和乙醇沖洗幾次，并在電烘箱中在70℃下干燥12小時。得到花狀femgal-ldh球。
實施例2：
溶液量均為0.03l的摩爾濃度分別為0.1mol/l的fecl2·4h2o，0.05mol/l的mgcl2·6h2o，0.05mol/l的alcl3·6h2o和0.35mol/l的尿素溶解在30ml甲醇中。攪拌上述混合物，然后轉移到有聚四氟乙烯內襯高壓反應釜中，在密閉條件下，在180℃加熱24小時，所述產物離心后，用去離子水和乙醇沖洗幾次，并在電烘箱中在70℃下干燥12小時。得到花狀femgal-ldh球。
由實施例1和實施例2的xrd和sem表征結果可以看出，在這兩種工況下，材料都形成了明顯的花瓣狀ldh結構，xrd表征結果也顯示有l(wèi)dh結構的特征峰。
圖5為不同fe-mg-al摩爾比的該材料在充放氫循環(huán)中儲氫密度變化的情況。可見20個循環(huán)后材料儲氫密度基本保持穩(wěn)定，其中摩爾比為3:1:2,5:1:2,7:1:2的三種材料，儲氫密度基本穩(wěn)定在5000umol·g-1。
圖6為不同fe-mg-al摩爾比的該材料在釋氫過程中釋氫速率的變化曲線，當釋氫速率低于10umol·g-1·s-1時認為反應完全，則三種材料釋氫耗時都在2min左右，釋氫過程耗時遠低于現(xiàn)有儲氫材料。
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細的說明描述，且對不同的實施例的產物現(xiàn)象進行了描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內。