本發(fā)明屬于儲氫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
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能源是人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。長期以來，人類的能源系統(tǒng)是以石油、煤炭、天然氣等化石燃料為主。但是化石燃料儲量有限且不可再生，同時(shí)化石燃料燃燒造成日益嚴(yán)重的“溫室效應(yīng)”和大氣污染等環(huán)境問題，威脅到人類的生存。因此，可持續(xù)的、綠色的新能源是未來能源系統(tǒng)的必然選擇，如核能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能、氫能等。在這其中，氫能由于具有一系列的優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是最理想的未來“綠色能源”。但是當(dāng)前氫能的利用仍面臨著一系列的技術(shù)問題，其中最為關(guān)鍵的是氫的安全、高效儲運(yùn)技術(shù)。氫的儲運(yùn)有多種形式，包括氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫，其中固態(tài)儲氫具有儲氫含量高、安全性好、能耗少和氫氣純度高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最佳的方式。而對于氫的固態(tài)存儲，重點(diǎn)是開發(fā)高性能的儲氫材料。對此，研究者已做了大量的工作，取得了明顯的成效，如申請?zhí)枮镃N201310717737.0的中國發(fā)明專利申請公開了一種摻雜過渡金屬氟化物的氫化鋁儲氫材料及其制備方法，該摻雜過渡金屬氟化物的氫化鋁儲氫材料，由AlH₃和MF_x組分制成。該儲氫材料能夠在室溫下較快地放出氫氣，且放氫量可達(dá)6.5wt％。且制備簡單，易于控制，可控性好；專利號為ZL201310656908.3的中國發(fā)明專利發(fā)明了一種鎂基復(fù)合儲氫材料及其制備方法，發(fā)明的鎂基復(fù)合儲氫材料具有核殼結(jié)構(gòu)；核為鎂的超細(xì)粉體顆粒，位于鎂基復(fù)合儲氫材料內(nèi)部；殼由過渡金屬形成，位于鎂基復(fù)合儲氫材料外層。該儲氫材料具有良好的儲氫動力學(xué)性能，吸放氫平臺穩(wěn)定，滯后反應(yīng)小，吸氫速度較快，放氫溫度較低；專利號為ZL201310560102.4的中國發(fā)明專利發(fā)明了一種含LiMgN的高容量儲氫材料制備方法，用該方法制備的顆粒狀LiMgN儲氫材料的儲氫容量達(dá)到3.2wt％。盡管目前已開發(fā)出了多種儲氫材料，且這些儲氫材料各有優(yōu)勢，但是也各自又有不足。如原料成本高、放氫溫度高或再氫化困難等。這些不足限制了固態(tài)儲氫材料的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明針對現(xiàn)有儲氫材料的不足，提供了一種鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料，其特征在于：所述復(fù)合儲氫材料由以下組分組成：所述鈦鋁碳為三元化合物，具體為Ti₃AlC₂或者Ti₂AlC，所述碳化鈦為TiC_x，其中0.48≤x≤0.8，復(fù)合儲氫材料中鈦鋁碳的質(zhì)量比為2％-15％，其余為碳化鈦。

所述的一種鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料的制備方法，其特征在于：所述制備方法由以下步驟組成：

(1)原料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好制備復(fù)合儲氫材料所需的原料鋁粉與碳化鈦粉或鈦鋁碳粉與碳化鈦粉，所述鈦鋁碳粉為三元化合物，具體為Ti₃AlC₂或者Ti₂AlC，所述碳化鈦粉為非化學(xué)計(jì)量比TiC_x，其中0.48≤x≤0.8。當(dāng)原料為鋁粉與碳化鈦粉時(shí)鋁粉的質(zhì)量比為0.3％到3％，其余為碳化鈦粉；當(dāng)原料為鈦鋁碳粉與碳化鈦粉時(shí)，鈦鋁碳粉的質(zhì)量比為2％-15％，其余為碳化鈦粉；

(2)原料混配：將鋁粉與碳化鈦粉或者鈦鋁碳粉與碳化鈦粉混合均勻；

(3)球磨：將鋁粉與碳化鈦粉或者鈦鋁碳粉與碳化鈦粉混合粉料在高能球磨機(jī)中球磨3-8小時(shí)；

(4)壓制成型：將混合均勻的混合粉料壓制成所需的形狀；

(5)燒結(jié)：將壓制成型的原料置于燒結(jié)爐中，原料為鋁粉與碳化鈦粉時(shí)，加熱到950-1200℃，保溫3-8小時(shí)，當(dāng)原料為鈦鋁碳粉與碳化鈦粉時(shí)加熱到600-950℃保溫3-8小時(shí)，然后隨爐冷卻到室溫，即得到鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料。

本發(fā)明所制備的鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料及其制備方法與現(xiàn)有儲氫材料與技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.所制備的鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料中，鈦鋁碳化合物主要作用是為氫擴(kuò)散提供通道，促進(jìn)氫在儲氫材料中的擴(kuò)散，而碳化鈦是氫儲存的主要載體，兩者復(fù)合所得的復(fù)合儲氫材料既有良好的儲放氫熱動力學(xué)性能，又有較高的儲氫容量；測試表明，復(fù)合儲氫材料的儲氫容量達(dá)到2.6％.wt-3.6％.wt之間，儲放氫速率較單純的碳化鈦儲氫材料提高了1-3倍。

2.所制復(fù)合儲氫材料具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化能力，儲氫時(shí)具有高的抗雜質(zhì)氣體中毒能力和循環(huán)穩(wěn)定性；

3.制備方法簡單、原料豐富且價(jià)格低廉。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述發(fā)明。應(yīng)說明的是：以下實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案。一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

實(shí)施例1：

(1)原料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好制備復(fù)合儲氫材料所需的原料鋁粉與碳化鈦粉，其中碳化鈦粉為TiC_0.65，鋁粉的質(zhì)量比為1％，其余為碳化鈦粉；

(2)原料混配：將鋁粉與碳化鈦粉混合均勻；

(3)球磨：將鋁粉與碳化鈦粉混合粉料在高能球磨機(jī)中球磨4小時(shí)；

(4)壓制成型：將混合均勻的混合粉料壓制成所需的形狀；

(5)燒結(jié)：將壓制成型的原料置于燒結(jié)爐中，加熱到1000℃保溫3小時(shí)，然后隨爐冷卻到室溫，即得到鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料。

經(jīng)電化學(xué)儲氫試驗(yàn)測定，所得鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料可在室溫下實(shí)現(xiàn)氫的可逆存儲，儲氫容量約為3.0wt.％。

實(shí)施例2：

(1)原料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好制備復(fù)合儲氫材料所需的原料鈦鋁碳粉及碳化鈦粉，其中鈦鋁碳粉為Ti₃AlC₂，碳化鈦粉為TiC_0.60，鈦鋁碳粉的質(zhì)量比為5％，其余為碳化鈦粉；

(2)原料混配：將鈦鋁碳粉及碳化鈦粉混合均勻；

(3)球磨：將鈦鋁碳粉及碳化鈦粉混合粉料在高能球磨機(jī)中球磨5小時(shí)；

(4)壓制成型：將混合均勻的混合粉料壓制成所需的形狀；

(5)燒結(jié)：將壓制成型的原料置于燒結(jié)爐中，加熱到800℃保溫3小時(shí)，然后隨爐冷卻到室溫，即得到鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料。

經(jīng)電化學(xué)儲氫試驗(yàn)測定，所得鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料可在室溫下實(shí)現(xiàn)氫的可逆存儲，儲氫容量約為3.3wt.％。

實(shí)施例3：

(1)原料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好制備復(fù)合儲氫材料所需的原料鈦鋁碳粉及碳化鈦粉，其中鈦鋁碳粉為Ti₂AlC，碳化鈦為TiC_0.70，鈦鋁碳粉的質(zhì)量比為15％，其余為碳化鈦粉；

(2)原料混配：將鈦鋁碳粉及碳化鈦粉混合均勻；

(3)球磨：將鈦鋁碳粉及碳化鈦粉混合粉料在高能球磨機(jī)中球磨5小時(shí)；

(4)壓制成型：將混合均勻的混合粉料壓制成所需的形狀；

(5)燒結(jié)：將壓制成型的原料置于燒結(jié)爐中，加熱到700℃保溫6小時(shí)，然后隨爐冷卻到室溫，即得到鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料。

經(jīng)電化學(xué)儲氫試驗(yàn)測定，所得鈦鋁碳與碳化鈦復(fù)合儲氫材料可在室溫下實(shí)現(xiàn)氫的可逆存儲，儲氫容量約為2.7wt.％。