本發(fā)明屬于制氫領(lǐng)域，具體涉及一種硅基制氫材料的制備方法。

背景技術(shù)：

單質(zhì)硅具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、水解氫氣產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起本領(lǐng)域科研人員的廣泛關(guān)注。單質(zhì)硅與水反應(yīng)制氫，是燃料電池便攜式氫源的有效選擇之一。但單質(zhì)硅的活性很低，與水反應(yīng)速率過(guò)于緩慢，通常需要減小硅顆粒尺寸、增加ph值和升高溫度加快反應(yīng)速率。尺寸效應(yīng)是影響硅顆?；瘜W(xué)活性的重要因素。文獻(xiàn)1(folarinerogbogbo，taolin，phillipm.tucciarone，etal.on-demandhydrogengenerationusingnanosilicon：splittingwaterwitoutlight，heat，orelectricity)發(fā)現(xiàn)10nm硅與水反應(yīng)速率是100nm硅與水反應(yīng)速率的100倍。文獻(xiàn)2(s.litvinenko，s.alekseev，v.lysenko，etal.ilydrogenproductionfromnano-poroussipowderformedbystainetching.intjilydrogenenergy，2010，35，6773-6778.)發(fā)現(xiàn)化學(xué)腐蝕后形成的多孔納米硅在氨水能穩(wěn)定、可調(diào)控持續(xù)產(chǎn)生氫氣。堿是單質(zhì)硅與水反應(yīng)的常見(jiàn)催化劑，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水等。單質(zhì)硅與水的反應(yīng)產(chǎn)物為微溶于水的硅酸，硅酸沉積硅顆粒表面會(huì)阻礙硅與水的進(jìn)一步接觸。強(qiáng)堿與硅酸反應(yīng)生成可溶性的硅酸鹽，可以持續(xù)保證單質(zhì)硅新鮮表面持續(xù)與水反應(yīng)。文獻(xiàn)1(langxu，sobiaashrai，jingpinghu，etal.balled-milledsipowderfortheproductionofh2fromwaterforfuelcellapplications.intj.ilydrogenenergy，2016，41，12730-12737)采用20wt％氫氧化鉀為催化劑，硅與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。專利1(專利號(hào)201110251060.7，多晶硅生產(chǎn)中電解制氫工藝及其氧氣回收系統(tǒng))電解堿溶液持續(xù)得到粗氫。

顯然，采用大比表面積的納米硅或強(qiáng)堿溶液是改善硅與水反應(yīng)速率的有效方法。但納米硅制備成本高，而強(qiáng)堿溶液對(duì)反應(yīng)容器要求高，極大限制了硅制氫材料的開(kāi)發(fā)利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種硅基制氫材料的制備方法，克服現(xiàn)有制備技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)硅材料在中性水溶液水解產(chǎn)氫。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種硅基制氫材料以硅合金為前驅(qū)體，機(jī)械混合弱酸鹽和堿性氧化物、壓塊、高溫處理，獲得硅基制氫材料；硅合金為鎂硅、鋁硅、鋅硅二元合金，硅與其它金屬的摩爾比值為0.5～4，弱酸鹽為硅合金質(zhì)量的1～20wt％；堿性氧化物為硅合金質(zhì)量的0.1～20wt％；弱酸鹽為鉍酸鈉、鉍酸鉀、錫酸鈉和錫酸鉀的一種；堿性氧化物為氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氧化鋇、氧化鍶、氧化鋰和氧化銣的一種；一種硅基制氫材料的制備方法包括：

1)稱量一定質(zhì)量的硅合金粉、弱酸鹽和堿性氧化物，氬氣氣氛機(jī)械球磨1～40h；

其中，硅合金粉的顆粒尺寸為100納米～100微米；

2)將步驟1)的產(chǎn)物壓制成塊，壓力范圍為1～30噸；

3)將步驟2)的產(chǎn)物放入密閉容器，氬氣氣氛300～700℃擱置1～20h；然后冷卻、粉碎，獲得硅基制氫材料。

與其它制氫材料相比，本發(fā)明專利具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明硅基制氫材料在中性水溶液中水解產(chǎn)生氫氣工藝簡(jiǎn)單、操作方便，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

2)本發(fā)明硅制氫材料直接與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，避免了強(qiáng)堿溶液的使用，對(duì)制氫發(fā)生器材質(zhì)要求低，也不會(huì)給使用者帶來(lái)安全隱患。

3)本發(fā)明硅基制氫材料使用硅合金，減少歸納米顆粒使用，極大降低了硅制氫材料成本

4)本發(fā)明硅制氫材料水解氫氣率大于80％，氫氣產(chǎn)量大于1000ml/g。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下：

實(shí)施例1

一種硅基制氫材料的成分設(shè)計(jì)：

1)鋁硅合金粉(硅/鋁的摩爾比為1)，4g；錫酸鈉，0.2g；氧化鈉，0.2g；

2)鋁硅合金粉(硅/鋁的摩爾比為2)，4g；錫酸鈉，0.2g；氧化鈉，0.2g；

3)鎂硅合金粉(硅/鎂的摩爾比為0.5)，4g；鉍酸鈉，0.3g；氧化鉀，0.2g；

4)鎂硅合金粉(硅/鎂的摩爾比為2)，4g；鉍酸鈉，0.3g；氧化鉀，0.2g；

一種硅基制氫材料的制備方法包括：

1)稱量一定質(zhì)量的硅合金粉、弱酸鹽和堿性氧化物，氬氣氣氛機(jī)械球磨15h；

其中，硅合金粉的顆粒尺寸為100納米～100微米；

2)將步驟1)的產(chǎn)物壓制成塊，壓力范圍為10噸；

3)將步驟2)的產(chǎn)物放入密閉容器，氬氣氣氛500℃擱置10h；然后冷卻、粉碎，獲得硅基制氫材料。

稱量0.3g樣品，投入常溫中性水中，氫氣產(chǎn)率大于80％，氫氣產(chǎn)量大于1000ml/g。

實(shí)施例2

一種硅基制氫材料的成分設(shè)計(jì)：

5)鋁硅合金粉(硅/鋁的摩爾比為1)，4g；錫酸鈉，0.3g；氧化鈣，0.2g；

6)鋁硅合金粉(硅/鋁的摩爾比為1)，4g；錫酸鈉，0.3g；氧化鋇，0.2g；

7)鋁硅合金粉(硅/鋁的摩爾比為1)，4g；錫酸鈉，0.3g；氧化鍶，0.2g；

一種硅基制氫材料的制備方法包括：

1)稱量一定質(zhì)量的硅合金粉、弱酸鹽和堿性氧化物，氬氣氣氛機(jī)械球磨10h；

其中，硅合金粉的顆粒尺寸為100納米～100微米；

2)將步驟1)的產(chǎn)物壓制成塊，壓力范圍為10噸；

3)將步驟2)的產(chǎn)物放入密閉容器，氬氣氣氛700℃擱置5h；然后冷卻、粉碎，獲得硅基制氫材料。

稱量0.3g樣品，投入常溫中性水中，氫氣產(chǎn)率大于80％，氫氣產(chǎn)量大于1000ml/g。

實(shí)施例3

一種硅基制氫材料的成分設(shè)計(jì)：

8)鎂硅合金粉(硅/鎂的摩爾比為4)，4g；錫酸鈉，0.6g；氧化鈣，0.8g；

9)鋁硅合金粉(鋁/鎂的摩爾比為0.5)，4g；錫酸鈉，0.3g；氧化鋇，0.05g；

10)鋅硅合金粉(硅/鋅的摩爾比為3)，4g；錫酸鈉，0.3g；氧化鍶，0.2g；

一種硅基制氫材料的制備方法包括：

1)稱量一定質(zhì)量的硅合金粉、弱酸鹽和堿性氧化物，氬氣氣氛機(jī)械球磨40h；

其中，硅合金粉的顆粒尺寸為100納米～100微米；

2)將步驟1)的產(chǎn)物壓制成塊，壓力范圍為10噸；

3)將步驟2)的產(chǎn)物放入密閉容器，氬氣氣氛300℃擱置20h；然后冷卻、粉碎，獲得硅基制氫材料。

稱量0.3g樣品，投入常溫中性水中，氫氣產(chǎn)率大于80％，氫氣產(chǎn)量大于1000ml/g。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。