專利名稱：儲氫材料埃洛石及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種儲氫材料，具體涉及到儲氫材料埃洛石及其制備方法。
背景技術(shù)：
氫能因其具有眾多優(yōu)異的特性而被譽為未來的綠色新能源，許多國家對氫能戰(zhàn)略十分重視，如美國、日本、歐洲針對氫能源利用分別提出了Future Gen、NewSunshine和Framework計劃。氫能的利用關鍵在于氫的存儲及儲氫材料的開發(fā)，納米管材料在儲氫領域的應用已引起廣泛關注，利用C、BN、TiS2和MoS2等納米管儲氫已取得顯著進展。
目前，人們對天然礦物儲氫材料也進行了一些研究，天然礦物儲氫材料是指具有納米結(jié)構(gòu)孔道的多孔礦物，通常具有較大的比表面積，其儲氫機理主要是以物理吸附為主的表面吸附，另外礦物表面通常具有極性，極性表面可能會對氫分子產(chǎn)生靜電吸附。為此，將沸石、坡縷石、海泡石等多孔礦物作為儲氫概料已成為目前研究的熱點，但具有納米管狀結(jié)構(gòu)埃洛石礦物的儲氫研究仍是空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以具有納米管結(jié)構(gòu)的埃洛石礦物為研究對象，目的在于對埃洛石進行處理使其具有儲氫功能；本發(fā)明另一目的在于提供其制備方法。
埃洛石的化學組成為Al4[Si4O10](OH)8，晶體屬單斜晶系的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，晶體結(jié)構(gòu)與高嶺石相類似，屬1∶1型結(jié)構(gòu)單元層的二八面體型結(jié)構(gòu)。純的埃洛石礦物呈白色，常含氧化鐵、氧化鎳等雜質(zhì)。在電鏡下通常呈管狀結(jié)構(gòu)，管長0.5～3μm，管外徑約30～80nm，管內(nèi)徑約6～40nm，屬于納米級的管狀結(jié)構(gòu)。埃洛石納米管的內(nèi)表面具有較強的極性，對陽離子、極性分子等具有較強的吸附能力。埃洛石獨特的管狀結(jié)構(gòu)、較的高比表面積及內(nèi)表面極性，對作為儲氫材料極為有利。對其進行物化處理，將其作為一種新型、廉價儲氫材料，具有較好的應用前景。
本發(fā)明埃洛石通過如下步驟被進行物化處理，具有儲氫性能將埃洛石礦物原料粉碎、篩分，放入水中2-5h進行攪拌、分離，加入硝酸在20-100℃條件下進行除雜，然后在500-3000W功率條件下進行超聲分散2-5h，最終在100-250℃下噴霧干燥，制備成微粉，得到性能良好的儲氫材料。將微粉樣品放置在儲氫測試儀中，采用壓差法測定，儲氫容量達1.2-2.8wt％。
本發(fā)明首次采用天然礦物埃洛石作為儲氫材料，技術(shù)關鍵在于其物化處理方法1.埃洛石漿體的制備取埃洛石原料進行細碎、過100-400目篩，并在水中攪拌2-5h，將上層的懸浮液取出；將懸浮液放入離心機中進行分離，分離出泥漿；將埃洛石漿體和其體積1-3倍的0.1-4mol/l的硝酸混合，再加入10-100倍的水，在20-100℃條件下攪拌1-6h，除去粉體的氧化鐵等雜質(zhì)，并用水洗滌，直到PH值在5.5-12之間，再用離心機進行分離，得到提純的埃洛石漿體。
2.埃洛石漿體的分散由于埃洛石漿體中的顆粒容易團聚，須將其進一步分散。將1步驟中分離的埃洛石漿體樣品中加入其重量2-8倍的水或乙醇，在500-3000W功率條件下進行超聲分散2-5h，即可得到分散性能良好的埃洛石漿體。
3.埃洛石粉體的制備將2.中制備的漿體在100-250℃下噴霧干燥，制成性能良好的埃洛石微粉。
選擇合適的噴霧干燥溫度非常重要，干燥溫度過高會使礦物粉體團聚、降低其儲氫性能；干燥溫度過低使其干燥能力、干燥效率降低。經(jīng)處理后的埃洛石粉體，利用壓差法對其儲氫性能進行測試，測試的氫氣純度要求為99.99％，在室溫、不同壓力條件下測試其儲氫性能，儲氫容量可達1.2-2.8wt％。
本發(fā)明的優(yōu)點在于所選用的儲氫材料屬天然礦物，具有比表面積大、微孔獨特、表面具有極性等特征，對氫的吸附有利。與多孔活性碳、碳納米管等多孔儲氫材料相比，具有資源豐富、生產(chǎn)成本低廉等無可比擬的優(yōu)勢，是一種新型的天然儲氫材料，且處理方法簡單可行，經(jīng)處理后儲氫容量較大，可達1.2-2.8wt％。
具體實施例方式
為對本發(fā)明進行更好的說明，舉實施例如下實施例11)取埃洛石原料3g，細碎、過200目篩，并按固∶液＝1∶8加入水，在水中攪拌(600r/min)3h，靜置20min，將上層的懸浮液取出；將懸浮液在離心機中進行分離，分離出埃洛石泥漿；將漿體和其體積1-3倍的2mol/l的硝酸混合，再加入40倍的水，在40℃條件下攪拌3h，除去粉體的氧化鐵等雜質(zhì)，并用水洗滌，直到PH值在5.5-7之間，再用離心機進行分離，得到提純的埃洛石漿體。
2)將泥狀的埃洛石樣品中加入6倍重量的水或乙醇，在2000W功率條件下進行超聲分散3h，即可得到分散性能良好的埃洛石漿體。
3)將制備的漿體在150℃下噴霧干燥，可制備成埃洛石微粉。
利用壓差法對埃洛石粉體其儲氫性能進行測試。測試的氫氣純度要求為99.99％，在室溫、8atm壓力下測試其儲氫性能，儲氫容量可達2.8wt％。
實施例2埃洛石粉體的制備的方法與實施例1相同，不同點在于在600W功率條件下進行超聲分散5h，110℃下噴霧干燥埃洛石漿體。其儲氫性能測試條件如下氫氣純度為99.99％，在2Mpa，室溫條件下，其儲氫容量為1.5wt％。
實施例3埃洛石粉體的制備的方法與實施例1相同，不同點在于在1000W功率條件下進行超聲分散4h，200℃下噴霧干燥埃洛石漿體。其儲氫性能測試條件如下氫氣純度為99.99％，在4Mpa，室溫條件下，其儲氫容量為1.6wt％。
權(quán)利要求
1.埃洛石儲氫材料，其特征在于，以埃洛石為原料，對其進行物化處理使其具有儲氫性能；即該埃洛石為通過如下物化處理后制得的埃洛石將埃洛石礦物原料粉碎、篩分，放入水中2-5h進行攪拌、分離，加入硝酸在20-100℃條件下進行除雜，然后在500-3000W功率條件下進行超聲分散2-5h，最終在100-250℃下噴霧干燥，制備成微粉，得到性能良好的儲氫材料。
2.如權(quán)利要求1所述的埃洛石儲氫材料的制備方法，其特征在于，以埃洛石為原料，通過如下步驟制得1)將埃洛石細碎、過篩100-400目，在水中攪拌2-5h，將上層的懸浮液取出；將懸浮液在離心機中進行分離，分離出泥漿；將埃洛石漿體和其體積1-3倍的0.1-4mol/l的硝酸混合，再加入10-100倍的水，在20-100℃條件下攪拌1-6h，除去粉體的氧化鐵雜質(zhì)，并用水洗滌，直到PH值在5.5-12之間，再用離心機進行分離，得到提純的埃洛石漿體。2)在提純的埃洛石漿體中加入其重量2-8倍的水或乙醇，在500-3000W功率條件下進行超聲分散2-5h，得到分散性能良好的埃洛石漿體；最后將埃洛石漿體在100-250℃下噴霧干燥，制成性能良好的埃洛石微粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種埃洛石儲氫材料及其合成方法。選用埃洛石為原料對其進行物化處理使其具有儲氫性能；首先將埃洛石礦物細碎、篩分、除雜，在水或乙醇中超聲分散，然后在100－250℃下噴霧干燥得到埃洛石微粉儲氫材料，其儲氫容量可達2.8wt％。埃洛石與多孔活性碳，碳納米管等多孔儲氫材料相比，具有資源豐富、生產(chǎn)成本低廉，儲氫容量高等無可比擬的優(yōu)勢，具有較好的開發(fā)應用前景。
文檔編號C01B3/00GK101070163SQ200710054559
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者陳榮峰, 張冰, 曹艷霞 申請人:河南省科學院