本發(fā)明涉及一種新能源材料及其制備方法，更特別的涉及一種鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
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隨著能源需求問題的日益加重，開發(fā)一種新能源已經(jīng)迫在眉睫。氫氣是一種高效清潔的綠色能源，氫能源的利用的關(guān)鍵是研制高性能的儲氫材料。目前儲氫材料的應(yīng)用主要存在一下三個問題，一、如何提高材料的儲氫密度(儲存的氫氣與材料的質(zhì)量百分比)二、如何使材料儲放氫的操作條件溫和。三、如何降低儲氫材料的成本。

煤制油殘?jiān)钱?dāng)前煤制油工藝過程中最主要的副產(chǎn)品之一，產(chǎn)量占原料煤用量的20％-35％，如何高效利用也是制約煤制油工業(yè)發(fā)展的問題之一。將煤制油殘?jiān)米鰞洳牧峡梢蕴岣呙禾坷寐省?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。

本發(fā)明的目的之二是提供一種鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料的制備方法。

本發(fā)明的的目的之三是提供一種新的氫源材料。

本發(fā)明的這些以及其它目的將通過下列詳細(xì)描述和說明來進(jìn)一步闡述。

本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料，包括粒度為10-100nm的20-70重量份的煤制油殘?jiān)?-15重量份的催化劑和20-60重量份的鎂粉，產(chǎn)品粉末粒度在30-100納米之間，儲氫量為4.73-8.17wt％。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料，包括粒度為10-100nm的30-60重量份的煤制油殘?jiān)?-10重量份的催化劑和30-60重量份的鎂粉，產(chǎn)品粉末粒度在30-100納米之間，儲氫量為4.73-8.17wt％。

較好的是，本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料，包括粒度為10-100nm的40-60重量份的煤制油殘?jiān)?-10重量份的催化劑和40-60重量份的鎂粉，產(chǎn)品粉末粒度在30-100納米之間，儲氫量為4.73-8.17wt％。

在本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料中，所述的催化劑為cu、al、fe、co、ni或mn中的一種或者幾種。當(dāng)使用二種催化劑混合時，混合比為1-5：5-1，較好的是1-2:2-1；當(dāng)使用三種催化劑混合時，混合比為1-5：5-1：1-5，較好的是1-2:2-1：1-2；當(dāng)使用四種催化劑混合時，混合比為1-5：5-1：1-5：1-5，較好的是1-2:2-1：1-2：1-2。

本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a、將煤制油殘?jiān)蚰ブ列∮?00微米，然后置于50-90℃水浴中，加入無機(jī)酸酸洗，將酸洗過后的煤制油殘?jiān)^濾，洗滌，在80℃下干燥；

b、加入催化劑，在550-1100℃下煅燒，然后再加入粒度為50-200微米的鎂粉混合均勻；

c、將上述混合物裝入不銹鋼真空球磨罐，充入氫氣置換球磨罐內(nèi)的空氣并充入氫氣到0.5-3mpa，將材料進(jìn)行球磨。

可以選擇的是，本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a、將煤制油殘?jiān)蚰ブ列∮?00微米，然后置于60-80℃水浴中，加入鹽酸酸洗，將酸洗過后的煤制油殘?jiān)^濾，洗滌，在80℃下干燥；

b、加入粒度為100微米的催化劑，在550-1100℃下煅燒，然后再加入粒度為50-100微米的鎂粉混合均勻；

c、將上述混合物裝入不銹鋼真空球磨罐，充入氫氣置換球磨罐內(nèi)的空氣并充入氫氣到0.5-3mpa，將材料進(jìn)行球磨。

較好的是，本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a、將煤制油殘?jiān)蚰ブ列∮?00微米，然后置于70℃水浴中，加入1mol/l中的鹽酸溶液酸洗0.5-1小時，將酸洗過后的煤制油殘?jiān)^濾，洗滌，在80℃下干燥；

b、加入粒度為100微米的催化劑，在650-1100℃下煅燒，然后再加入粒度為100微米的鎂粉混合均勻；

c、將上述混合物裝入不銹鋼真空球磨罐，充入氫氣置換球磨罐內(nèi)的空氣并充入氫氣到1-3mpa，將材料進(jìn)行球磨，球磨時間為0.5-4小時。

在本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料的制備方法中，煅燒溫度高于所摻入的金屬催化劑的融化溫度，煅燒溫度為1-3小時。

在本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料的制備方法中，球磨的時間為2-4小時，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1，球磨材料使用氧化鋯小球。

最好的是，本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a、將粒度為10-100nm的20-70重量份的煤制油殘?jiān)蚰ブ列∮?00微米，然后置于70℃水浴中，加入1mol/l中的鹽酸溶液酸洗0.5-1小時，將酸洗過后的煤制油殘?jiān)^濾，洗滌，在80℃下干燥；

b、加入粒度為100微米的4-10重量份的催化劑，在550-1100℃下煅燒1-3小時，然后再加入粒度為100微米的30-60重量份的鎂粉混合均勻；

c、將上述混合物裝入不銹鋼真空球磨罐，充入氫氣置換球磨罐內(nèi)的空氣并充入氫氣到0.5-3mpa，將材料進(jìn)行球磨，球磨的時間為2-4小時，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1，球磨材料使用氧化鋯小球。

本發(fā)明的鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料，可作為新型氫源材料。

本發(fā)明的原理是：利用物理化學(xué)方法，將處理過得煤制油殘?jiān)痛呋瘎┰诟哂诖呋瘎┤埸c(diǎn)的溫度下煅燒，以提高催化劑的分散度。煤制油殘?jiān)玩V粉在氫氣氛圍下球磨中，煤制油殘?jiān)蜌錃饪梢杂行Х乐规V粉的團(tuán)聚，有利于鎂粉的分散和將其球磨至納米級。在球磨過程中產(chǎn)生的高剪切力，使氫氣分子在催化劑表面被解離為氫原子，然后擴(kuò)散至材料的晶格中，形成亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)而儲氫；這種結(jié)構(gòu)儲氫效果和放氫效果都有明顯的提升。

煤液化殘?jiān)且环N高碳、高灰和高硫的物質(zhì)，主要由高溫加氫處理的重質(zhì)有機(jī)物、無機(jī)礦物質(zhì)以及外加的液化催化劑組成。而煤液化催化劑可分為三類：(1)石油加氫精制類催化劑，如鈷(co)、鉬(mo)、鎳(ni)為活性金屬催化劑；(2)金屬鹵化物催化劑，如zncl2、sncl2等；(3)鐵系催化劑，包括含鐵的天然礦石，鐵的氧化物、硫化物和氫氧化物等。所以煤制油殘?jiān)饕筛惶冀M分構(gòu)成，兼含少量鐵氧體、磁性金屬材料等組分，是一種廉價易得的防電磁波輻射材料來源。

本發(fā)明的最大特點(diǎn)是鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料中的煤制油殘?jiān)玩V發(fā)生儲氫協(xié)同作用，提高了儲氫量，單位體積儲氫密度增加，儲氫量可達(dá)8.17wt％。其次其儲氫過程在球磨過程中完成，儲氫過程高溫高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行。球磨制備時間短一般3-4小時就可完成，其原料來源量大，成本低。

本發(fā)明提供了一種鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料，其制備方法簡單，有利于煤制油殘?jiān)母咝Ю?。材料的儲氫密度大，吸放氫條件溫和，反復(fù)使用儲氫性能不降低。

在本發(fā)明中，如非特指，所有的量、、份、比均為重量單位，所有的原料，設(shè)備均可以從市場購得。

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將煤制油殘?jiān)蚰ブ列∮?00微米，將煤制油殘?jiān)劣?0℃水浴中，1mol/l中的鹽酸溶液中酸洗0.5-1小時，將酸洗過后的煤制油殘?jiān)^濾，洗滌，在80℃下干燥。將粒度為100μm，4.0克的煤制油殘?jiān)?.0克的al混合均勻，并在高溫管式爐中650℃下煅燒1.5小時，再摻入粒度為100μm的鎂粉5.0克裝入250ml的真空球磨罐中，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1。球磨材料使用氧化鋯小球，通氫氣置換排除球磨罐中的氫氣到2mpa。再置于球磨機(jī)上球磨4小時，制得鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。本儲氫材料的粒徑在20-100nm，有mh2生成；用排水法測得380℃下、30min下的放氫量為7.24wt％。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1不同之處在于，原料為3.0克鎂、6.0克的煤制油殘?jiān)?.0克的鋁，所得儲氫材料的放氫量為4.73wt％。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1不同之處在于，原料為6.5克鎂、3.0克的煤制油殘?jiān)?.5克的鋁，所得儲氫材料的放氫量為6.73wt％。

實(shí)施例4

與實(shí)施例1不同之處在于，催化劑為質(zhì)量為1:1的al和fe，煅燒為1500℃，所得儲氫材料的放氫量為8.17wt％。

實(shí)施例5

與實(shí)施例1不同之處在于，球磨時間為3小時，所得儲氫材料的放氫量為6.63wt％。

實(shí)施例6

與實(shí)施例1不同之處在于，球磨時間為3小時，球罐內(nèi)充入的氫氣壓強(qiáng)為0.5mpa，所得儲氫材料的放氫量為5.47wt％。

實(shí)施例7

與實(shí)施例1不同之處在于，球磨時間為3小時，球罐內(nèi)充入的氫氣壓強(qiáng)為3mpa，所得儲氫材料的放氫量為6.53wt％。

實(shí)施例8

將粒度為50μm，含量為4.0克的煤制油殘?jiān)?.5的cu混合均勻，并在高溫管式爐中1100℃下煅燒1.5小時，再摻入粒度為50μm，含量為5.5克的鎂粉裝入250ml的真空球磨罐中，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1。球磨材料使用氧化鋯小球，通氫氣置換排除球磨罐中的氫氣到2mpa。再置于球磨機(jī)上球磨4小時，制得鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。所得儲氫材料的放氫量為6.42wt％。

實(shí)施例9

將粒度為50μm，含量為3.6克的煤制油殘?jiān)?.4克的fe混合均勻，并在高溫管式爐中1500℃下煅燒1.5小時，再摻入粒度為50μm，含量為6.0克的鎂粉裝入250ml的真空球磨罐中，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1。球磨材料使用氧化鋯小球，通氫氣置換排除球磨罐中的氫氣到2mpa。再置于球磨機(jī)上球磨4小時，制得鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。所得儲氫材料的放氫量為7.37wt％。

實(shí)施例10

將粒度為40μm，含量為4.0的煤制油殘?jiān)?.0克的co混合均勻，并在高溫管式爐中1500℃下煅燒1.5小時，再摻入粒度為40μm，含量為5.0克的鎂粉裝入250ml的真空球磨罐中，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1。球磨材料使用氧化鋯小球，通氫氣置換排除球磨罐中的氫氣到2mpa。再置于球磨機(jī)上球磨4小時，制得鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。所得儲氫材料的放氫量6.39wt％，初始放氫溫度為200.7℃。

實(shí)施例11

將粒度為40μm，含量為4.0克的煤制油殘?jiān)?.0克的mn混合均勻，并在高溫管式爐中1500℃下煅燒1.5小時，再摻入粒度為40μm，含量為5.0克的鎂粉裝入250ml的真空球磨罐中，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1。球磨材料使用氧化鋯小球，通氫氣置換排除球磨罐中的氫氣到2mpa。再置于球磨機(jī)上球磨4小時，制得鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。所得儲氫材料的放氫量6.52wt％。

實(shí)施例12

將粒度為40μm，含量為4.0克的煤制油殘?jiān)?.8克的ni混合均勻，并在高溫管式爐中1460℃下煅燒2小時，再摻入粒度為40μm，含量為5.2克的鎂粉裝入250ml的真空球磨罐中，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1。球磨材料使用氧化鋯小球，通氫氣置換排除球磨罐中的氫氣到2mpa。再置于球磨機(jī)上球磨4小時，制得鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。所得儲氫材料的放氫量7.26wt％。

實(shí)施例13

將粒度為40μm，含量為4.0克的煤制油殘?jiān)?.0克的cu、al、fe、co、ni，mn(各催化劑的質(zhì)量比為1:1)混合均勻，并在高溫管式爐中1460℃下煅燒2小時，再摻入粒度為40μm，含量為5.0克的鎂粉裝入250ml的真空球磨罐中，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1。球磨材料使用氧化鋯小球，通氫氣置換排除球磨罐中的氫氣到2mpa。再置于球磨機(jī)上球磨4小時，制得鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。所得儲氫材料的放氫量5.84wt％。

實(shí)施例14

將煤制油殘?jiān)蚰ブ列∮?00微米，將煤制油殘?jiān)劣?0℃水浴中，1mol/l中的鹽酸溶液中酸洗0.6小時，將酸洗過后的煤制油殘?jiān)^濾，洗滌，在70℃下干燥。將粒度小于100微米，60克的煤制油殘?jiān)?0克的al、cu、ni(1:1:1)混合均勻，并在高溫管式爐中1000℃下煅燒1小時，再摻入粒度小于100μm的鎂粉30克裝入250ml的真空球磨罐中，磨料與物料的質(zhì)量比為60:1。球磨材料使用氧化鋯小球，通氫氣置換排除球磨罐中的氫氣到3.0mpa。再置于球磨機(jī)上球磨3.5小時，制得鎂-煤制油殘?jiān){米儲氫材料。本儲氫材料的放氫量為7.54wt％。