本发明涉及新能源材料
技术领域：
，特别涉及一种绿色金属复合材料。
背景技术：
对碳系列储氢材料的研究是近些年兴起的一个热门课题。大家知道，由于碳的多孔结构和碳原子对气体分子的特殊吸引作用，碳对几乎所有的气体都存在或大或小的吸附作用。所以把它作为一种储氢材料来研究也就是自然而然的事。目前对碳系列储氢材料的研究主要是集中在石墨、活性碳、纳米碳管和纳米碳纤维等方面，下面将对这些材料的研究做一简单的介绍，特别是有关纳米碳管和纳米碳纤维的研究。活性碳对h2的吸附能力不太明显。吸附量也相对较低，大约3-6wt％之间，且条件苛刻，温度为78k，压力为40bars。但活性碳便宜且很容易获得。假如采用适当方法可以改善其性能的话，当有很大的应用前途。现有技术采用硝酸或naocl处理活性碳，其吸氢量以及作为电极时的放电量就有了明显的改善。纳米碳管和纳米碳纤维之所以成为一种热门的储氢材料，一是它们的储氢量大，一般也达到10wt％，有的甚至达到60wt％以上。但此前曾有科学工作者对此进行检验，却以失败告终。然其储氢量比储氢合金高却是不争的事实。再就是其质量相对较轻，便于携带。但由于其合成非常困难，条件苛刻，要消耗大量能量：合成之后又要经过化学处理和提纯才能应用；最重要的一点是，其储氢性质和储氢机理至今还处在争论的行列，故仍未得到广泛的应用。公开于该
背景技术：
部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种绿色金属复合材料，从而克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本发明提供了一种绿色金属复合材料，其特征在于：绿色金属复合材料是由如下方法制备的：提供mg、mo、al、ni以及ti粉；按照预定化学式，对mg、mo、al、ni以及ti粉进行称重；对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行真空熔炼，得到mg基合金锭；对mg基合金锭进行破碎；提供碳纳米管和石墨烯粉末；对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性；将破碎之后的mg基合金锭以及表面改性后的碳纳米管和石墨烯粉末混合，并进行第二球磨，得到第二混合粉；对第二混合粉进行第一热处理，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热压烧结。优选地，上述技术方案中，其中，预定化学式为：mg100-x-y-z-amoxalyniztia，其中，x＝0.5-1.5，y＝2-3，z＝10-12，a＝1-3。优选地，上述技术方案中，对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为1500-1800r/min，球磨时间为10-20h，球料比为8:1-9:1，在球磨过程中每球磨60-70min，暂停球磨4-5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。优选地，上述技术方案中，对第一混合粉进行真空熔炼具体为：真空度低于0.01pa，熔炼时间为80-100min，在熔炼过程中，每熔炼200-250s将合金锭进行一次翻转。优选地，上述技术方案中，对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性具体为：配置硅烷偶联剂有机溶剂，其中，硅烷偶联剂的重量百分数为2-3wt％；将碳纳米管和石墨烯粉末置于硅烷偶联剂的有机溶液中并进行搅拌，搅拌时间为50-70min，搅拌温度为70-80℃。优选地，上述技术方案中，第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为500-600r/min，球磨时间为5-8h，球料比为4:1-5:1，在球磨过程中每球磨30-40min，暂停球磨4-5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。优选地，上述技术方案中，在第二混合粉中，以重量份计，破碎之后的mg基合金锭占100-120份，表面改性后的碳纳米管占10-20份和表面改性后的石墨烯粉末占3-5份。优选地，上述技术方案中，对第二混合粉进行第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为600-650℃，热处理时间为10-20min，升温速率为10-20℃/min。优选地，上述技术方案中，对第三混合粉进行第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03pa，热压温度为700-780℃，热压压力为5-10mpa，热压时间为5-10min。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：相比于配位氢化物储氢材料，mg系储氢材料的化学性质更稳定，能够适应更为严酷的使用环境，并且材料保存要求更宽松，保存成本更低。而相比于稀土系储氢材料，mg系储氢材料中不包括重要的稀土元素，原料来源广泛，不易受到其它国家的控制。但是目前对于mg系储氢材料而言，最大的问题在于：储氢能力较弱，同时，通过掺杂金属元素的方法对mg系储氢材料进行改性、提高储氢能力实际上已经达到理论极限，通过简单的成分设计已经不能继续提高储氢能力。为了能够继续提高材料的储氢能力，目前可行的方法有以下几种：1、改变材料的制备方法，通过可控的改变材料的微观结构仍然有望继续提高材料的储氢能力，但是由于材料的微观结构与储氢能力之间的关系尚不清楚，所以这种方法设计成本高，设计之后实现又极为困难。2、掺杂非金属元素，但是这种方法由于非金属元素与金属元素之间相容性的问题，导致合金性能不稳定。为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种掺杂碳纳米管和石墨烯粉末储氢材料，本发明的工艺很好的解决了非金属颗粒与金属基体相容性差、易偏聚、性质不稳定的问题，以较低的成本制备得到了性质稳定、储氢能力强并且适于工业生产的储氢材料。具体实施方式提供以下实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例1绿色金属复合材料是由如下方法制备的：提供mg、mo、al、ni以及ti粉；按照预定化学式，对mg、mo、al、ni以及ti粉进行称重；对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行真空熔炼，得到mg基合金锭；对mg基合金锭进行破碎；提供碳纳米管和石墨烯粉末；对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性；将破碎之后的mg基合金锭以及表面改性后的碳纳米管和石墨烯粉末混合，并进行第二球磨，得到第二混合粉；对第二混合粉进行第一热处理，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热压烧结。其中，预定化学式为：mg100-x-y-z-amoxalyniztia，其中，x＝0.5，y＝2，z＝10，a＝1。对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为1500r/min，球磨时间为10h，球料比为8:1，在球磨过程中每球磨60min，暂停球磨4min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。对第一混合粉进行真空熔炼具体为：真空度低于0.01pa，熔炼时间为80min，在熔炼过程中，每熔炼200s将合金锭进行一次翻转。对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性具体为：配置硅烷偶联剂有机溶剂，其中，硅烷偶联剂的重量百分数为2wt％；将碳纳米管和石墨烯粉末置于硅烷偶联剂的有机溶液中并进行搅拌，搅拌时间为50min，搅拌温度为70℃。第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为500r/min，球磨时间为5h，球料比为4:1，在球磨过程中每球磨30min，暂停球磨4min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。在第二混合粉中，以重量份计，破碎之后的mg基合金锭占100份，表面改性后的碳纳米管占10份和表面改性后的石墨烯粉末占3份。对第二混合粉进行第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为600℃，热处理时间为10min，升温速率为10℃/min。对第三混合粉进行第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03pa，热压温度为700℃，热压压力为5mpa，热压时间为5min。实施例2绿色金属复合材料是由如下方法制备的：提供mg、mo、al、ni以及ti粉；按照预定化学式，对mg、mo、al、ni以及ti粉进行称重；对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行真空熔炼，得到mg基合金锭；对mg基合金锭进行破碎；提供碳纳米管和石墨烯粉末；对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性；将破碎之后的mg基合金锭以及表面改性后的碳纳米管和石墨烯粉末混合，并进行第二球磨，得到第二混合粉；对第二混合粉进行第一热处理，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热压烧结。其中，预定化学式为：mg100-x-y-z-amoxalyniztia，其中，x＝1.5，y＝3，z＝12，a＝3。对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为1800r/min，球磨时间为20h，球料比为9:1，在球磨过程中每球磨70min，暂停球磨5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。对第一混合粉进行真空熔炼具体为：真空度低于0.01pa，熔炼时间为100min，在熔炼过程中，每熔炼250s将合金锭进行一次翻转。对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性具体为：配置硅烷偶联剂有机溶剂，其中，硅烷偶联剂的重量百分数为3wt％；将碳纳米管和石墨烯粉末置于硅烷偶联剂的有机溶液中并进行搅拌，搅拌时间为70min，搅拌温度为80℃。第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为600r/min，球磨时间为8h，球料比为5:1，在球磨过程中每球磨40min，暂停球磨5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。在第二混合粉中，以重量份计，破碎之后的mg基合金锭占120份，表面改性后的碳纳米管占20份和表面改性后的石墨烯粉末占5份。对第二混合粉进行第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为650℃，热处理时间为20min，升温速率为20℃/min。对第三混合粉进行第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03pa，热压温度为780℃，热压压力为10mpa，热压时间为10min。实施例3绿色金属复合材料是由如下方法制备的：提供mg、mo、al、ni以及ti粉；按照预定化学式，对mg、mo、al、ni以及ti粉进行称重；对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行真空熔炼，得到mg基合金锭；对mg基合金锭进行破碎；提供碳纳米管和石墨烯粉末；对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性；将破碎之后的mg基合金锭以及表面改性后的碳纳米管和石墨烯粉末混合，并进行第二球磨，得到第二混合粉；对第二混合粉进行第一热处理，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热压烧结。其中，预定化学式为：mg100-x-y-z-amoxalyniztia，其中，x＝1，y＝2.5，z＝11，a＝2。对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为1600r/min，球磨时间为15h，球料比为8.5:1，在球磨过程中每球磨65min，暂停球磨4.5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。对第一混合粉进行真空熔炼具体为：真空度低于0.01pa，熔炼时间为90min，在熔炼过程中，每熔炼220s将合金锭进行一次翻转。对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性具体为：配置硅烷偶联剂有机溶剂，其中，硅烷偶联剂的重量百分数为2.5wt％；将碳纳米管和石墨烯粉末置于硅烷偶联剂的有机溶液中并进行搅拌，搅拌时间为60min，搅拌温度为75℃。第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为550r/min，球磨时间为6h，球料比为4.5:1，在球磨过程中每球磨35min，暂停球磨4.5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。在第二混合粉中，以重量份计，破碎之后的mg基合金锭占110份，表面改性后的碳纳米管占15份和表面改性后的石墨烯粉末占4份。对第二混合粉进行第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为620℃，热处理时间为15min，升温速率为15℃/min。对第三混合粉进行第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03pa，热压温度为730℃，热压压力为8mpa，热压时间为8min。实施例4绿色金属复合材料是由如下方法制备的：提供mg、mo、al、ni以及ti粉；按照预定化学式，对mg、mo、al、ni以及ti粉进行称重；对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行真空熔炼，得到mg基合金锭；对mg基合金锭进行破碎；提供碳纳米管和石墨烯粉末；对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性；将破碎之后的mg基合金锭以及表面改性后的碳纳米管和石墨烯粉末混合，并进行第二球磨，得到第二混合粉；对第二混合粉进行第一热处理，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热压烧结。其中，预定化学式为：mg100-x-y-z-amoxalyniztia，其中，x＝2，y＝1，z＝5，a＝0。对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为2000r/min，球磨时间为25h，球料比为10:1，在球磨过程中每球磨80min，暂停球磨10min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。对第一混合粉进行真空熔炼具体为：真空度低于0.01pa，熔炼时间为90min，在熔炼过程中，每熔炼220s将合金锭进行一次翻转。对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性具体为：配置硅烷偶联剂有机溶剂，其中，硅烷偶联剂的重量百分数为2.5wt％；将碳纳米管和石墨烯粉末置于硅烷偶联剂的有机溶液中并进行搅拌，搅拌时间为60min，搅拌温度为75℃。第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为550r/min，球磨时间为6h，球料比为4.5:1，在球磨过程中每球磨35min，暂停球磨4.5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。在第二混合粉中，以重量份计，破碎之后的mg基合金锭占110份，表面改性后的碳纳米管占15份和表面改性后的石墨烯粉末占4份。对第二混合粉进行第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为620℃，热处理时间为15min，升温速率为15℃/min。对第三混合粉进行第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03pa，热压温度为730℃，热压压力为8mpa，热压时间为8min。实施例5绿色金属复合材料是由如下方法制备的：提供mg、mo、al、ni以及ti粉；按照预定化学式，对mg、mo、al、ni以及ti粉进行称重；对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行真空熔炼，得到mg基合金锭；对mg基合金锭进行破碎；提供碳纳米管和石墨烯粉末；对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性；将破碎之后的mg基合金锭以及表面改性后的碳纳米管和石墨烯粉末混合，并进行第二球磨，得到第二混合粉；对第二混合粉进行第一热处理，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热压烧结。其中，预定化学式为：mg100-x-y-z-amoxalyniztia，其中，x＝1，y＝2.5，z＝11，a＝2。对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为1600r/min，球磨时间为15h，球料比为8.5:1，在球磨过程中每球磨65min，暂停球磨4.5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。对第一混合粉进行真空熔炼具体为：真空度低于0.01pa，熔炼时间为200min，在熔炼过程中，每熔炼500s将合金锭进行一次翻转。对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性具体为：配置硅烷偶联剂有机溶剂，其中，硅烷偶联剂的重量百分数为5wt％；将碳纳米管和石墨烯粉末置于硅烷偶联剂的有机溶液中并进行搅拌，搅拌时间为10min，搅拌温度为20℃。第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为700r/min，球磨时间为10h，球料比为8:1，在球磨过程中每球磨50min，暂停球磨8min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。在第二混合粉中，以重量份计，破碎之后的mg基合金锭占110份，表面改性后的碳纳米管占15份和表面改性后的石墨烯粉末占4份。对第二混合粉进行第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为620℃，热处理时间为15min，升温速率为15℃/min。对第三混合粉进行第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03pa，热压温度为730℃，热压压力为8mpa，热压时间为8min。实施例6绿色金属复合材料是由如下方法制备的：提供mg、mo、al、ni以及ti粉；按照预定化学式，对mg、mo、al、ni以及ti粉进行称重；对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行真空熔炼，得到mg基合金锭；对mg基合金锭进行破碎；提供碳纳米管和石墨烯粉末；对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性；将破碎之后的mg基合金锭以及表面改性后的碳纳米管和石墨烯粉末混合，并进行第二球磨，得到第二混合粉；对第二混合粉进行第一热处理，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热压烧结。其中，预定化学式为：mg100-x-y-z-amoxalyniztia，其中，x＝1，y＝2.5，z＝11，a＝2。对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为1600r/min，球磨时间为15h，球料比为8.5:1，在球磨过程中每球磨65min，暂停球磨4.5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。对第一混合粉进行真空熔炼具体为：真空度低于0.01pa，熔炼时间为90min，在熔炼过程中，每熔炼220s将合金锭进行一次翻转。对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性具体为：配置硅烷偶联剂有机溶剂，其中，硅烷偶联剂的重量百分数为2.5wt％；将碳纳米管和石墨烯粉末置于硅烷偶联剂的有机溶液中并进行搅拌，搅拌时间为60min，搅拌温度为75℃。第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为550r/min，球磨时间为6h，球料比为4.5:1，在球磨过程中每球磨35min，暂停球磨4.5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。在第二混合粉中，以重量份计，破碎之后的mg基合金锭占150份，表面改性后的碳纳米管占5份和表面改性后的石墨烯粉末占1份。对第二混合粉进行第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为620℃，热处理时间为15min，升温速率为15℃/min。对第三混合粉进行第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03pa，热压温度为730℃，热压压力为8mpa，热压时间为8min。实施例7绿色金属复合材料是由如下方法制备的：提供mg、mo、al、ni以及ti粉；按照预定化学式，对mg、mo、al、ni以及ti粉进行称重；对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨，得到第一混合粉；对第一混合粉进行真空熔炼，得到mg基合金锭；对mg基合金锭进行破碎；提供碳纳米管和石墨烯粉末；对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性；将破碎之后的mg基合金锭以及表面改性后的碳纳米管和石墨烯粉末混合，并进行第二球磨，得到第二混合粉；对第二混合粉进行第一热处理，得到第三混合粉；对第三混合粉进行第二热压烧结。其中，预定化学式为：mg100-x-y-z-amoxalyniztia，其中，x＝1，y＝2.5，z＝11，a＝2。对称重之后的mg、mo、al、ni以及ti粉进行第一球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为1600r/min，球磨时间为15h，球料比为8.5:1，在球磨过程中每球磨65min，暂停球磨4.5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于600℃。对第一混合粉进行真空熔炼具体为：真空度低于0.01pa，熔炼时间为90min，在熔炼过程中，每熔炼220s将合金锭进行一次翻转。对碳纳米管和石墨烯粉末进行表面改性具体为：配置硅烷偶联剂有机溶剂，其中，硅烷偶联剂的重量百分数为2.5wt％；将碳纳米管和石墨烯粉末置于硅烷偶联剂的有机溶液中并进行搅拌，搅拌时间为60min，搅拌温度为75℃。第二球磨具体为：球磨气氛为氩气气氛，球磨速度为550r/min，球磨时间为6h，球料比为4.5:1，在球磨过程中每球磨35min，暂停球磨4.5min，球磨过程中控制球磨罐中的温度低于300℃。在第二混合粉中，以重量份计，破碎之后的mg基合金锭占110份，表面改性后的碳纳米管占15份和表面改性后的石墨烯粉末占4份。对第二混合粉进行第一热处理具体为：热处理气氛为氢气，热处理温度为700℃，热处理时间为25min，升温速率为30℃/min。对第三混合粉进行第二热压烧结具体为：热压气压低于0.03pa，热压温度为820℃，热压压力为20mpa，热压时间为4min。对实施例1-7进行吸氢质量百分数测试和30分钟吸氢质量百分数测试，测试方式是本领域公知的方式，测试结果基于实施例1进行归一化，测试结果列于表1。表1吸氢质量百分数30分钟吸氢质量百分数实施例1100％100％实施例2102％101％实施例3102％104％实施例473％59％实施例569％55％实施例672％51％实施例773％41％前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。当前第1页12