一种抗氧化性的聚酰亚胺-Mg基复合储氢材料及其制法

摘要

本发明涉及储氢材料技术领域，且公开了一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，包括以下配方原料：Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料、2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑、对苯二胺、3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐、过硫酸铵。该一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，Cr‑Ti‑V合金中Ti原子的半径较大，增大了Cr‑Ti‑V合金的晶格常数，促进了H原子加入到合金的晶格间隙，使Cr‑Ti‑V合金也具有一定的吸氢容量，并且Cr‑Ti‑V合金提高了镁基材料的放氢速率，改善了镁基材料吸氢和放氢过程中的循环稳定性，苯并咪唑接枝聚酰亚胺包覆镁基储氢材料，避免了镁基储氢材料与空气中的氧气直接接触而被氧化的问题，提高了储氢材料基体的化学循环稳定性和使用寿命。

权利要求

1.一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：91‑95份Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料、0.6‑1份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑、1‑1.5份对苯二胺、3‑5.5份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐、0.4‑1份过硫酸铵；

所述Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料制备方法包括以下步骤：（1）向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，球磨机公转转速为40‑60rpm，自转转速为600‑

640rpm，进行球磨，直至物料全部通过400‑600目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉中，进行熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过300‑500目网筛，将固体产物置于氮气真空干燥箱中，加热至350‑380℃，在氮气氛围干燥1‑2h，制备得到Cr‑Ti‑V合金；（2）依次称取Cr‑Ti‑V合金和高纯单质Mg加入到行星球磨机，并通入高纯氢气，球磨罐内氢气压强为4‑6MPa，球磨机公转转速为80‑120rpm，自转转速为600‑640rpm，进行氢化球磨6‑8h，球磨产物即为Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料；

所述抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料制备方法包括以下步骤：（1）向反应瓶中加入甲苯溶剂并通过氮气，依次加入0.6‑1份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑和1‑1.5份对苯二胺，在0‑5℃下，反应15‑20h，再加入3‑5.5份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和0.4‑1份过硫酸铵，反应5‑8h，将温度升至65‑75℃，反应2‑3h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物、干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰亚胺；（2）向N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，加入91‑95份Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料和上述步骤（1）制得的苯并咪唑接枝聚酰亚胺，将溶液在100‑110℃下，进行超声分散处理4‑6h，超声频率为22‑28KHz，将溶液倒入成膜装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥箱中，加热至80‑100℃，在氮气氛围干燥溶剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料。

2.根据权利要求1所述的一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料，其特征在于：所述单质Cr、单质Ti和单质V，三者物质的量摩尔比为1‑2.5:1.5‑3:1，Cr‑Ti‑V合金化学表达式为Cr1‑2.5Ti1.5‑3V1。

3.根据权利要求1所述的一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料，其特征在于：所述Cr‑Ti‑V合金和高纯单质Mg的质量比为1:4.5‑5.5。

说明书

一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法

技术领域

[0001] 本发明涉及储氢材料领域，具体为一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法。

背景技术

[0002] 随着化石燃料储量的日趋枯竭，以及化石燃料燃烧带来的环境问题日益严峻，开发绿色高效的新能源已经迫在眉睫，氢能是一种绿色高效的二次能源，具有资源丰富、燃烧
效率高等优点，氢能广泛应用于氢能发电、融熔碳酸盐型燃料、磷酸盐型燃料电池等方面。

[0003] 目前对于氢能的开发利用主要存在氢能制取、储存、运输等问题，其中氢的储存是一个关键性问题，储氢问题涉及氢生产、运输、应用等方面，如果不能很好地解决阻碍氢能
储存，则会阻碍氢能规模化的利用，目前主要的储氢方式有气态储氢、液态储氢和固态储
氢，固态储存是利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用，将氢储存于固体材料中，固
态储存具有高效、安全等优点，因此开发高性能的储氢材料，是储氢发展和氢能利用的关
键。

[0004] 固态储氢材料主要有合金储氢材料、有机物储氢材料以及碳质材料储氢等，镁基材料具有储氢量高、循环稳定性能好、污染较小等优点，是一种极具潜力的储氢材料，主要
单质镁、镁镍合金、镁钒合金等材料，但是目前的镁基储氢材料的储氢含量不高并且放氢速
率较低，并且镁基储氢材料在空气中容易被氧化，降低了镁基材料的储氢性能。

[0005] （一）解决的技术问题

[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，解决了镁基储氢材料的储氢含量不高、放氢速率较低的问题，同时解决了镁基
储氢材料在空气中容易被氧化的问题。

[0007] （二）技术方案

[0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：91‑95份Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合
材料、0.6‑1份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑、1‑1.5份对苯二胺、3‑5.5份3,3',4,4'‑联
苯四甲酸二酐、0.4‑1份过硫酸铵。

[0009] 优选的，所述Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料制备方法包括以下步骤：

[0010] （1）向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，球磨机公转转速为40‑60 rpm，自转转速为600‑640 rpm，进行球磨，直至物料全部通过400‑600目网筛，将
固体混合物通过放电等离子体烧结炉中，进行反复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，
直至固体全部通过300‑500目网筛，将固体产物置于氮气真空干燥箱中，加热至350‑380 
℃，在N2氛围干燥1‑2 h，制备得到Cr‑Ti‑V合金。

[0011] （2）依次称取Cr‑Ti‑V合金和高纯单质Mg加入到行星球磨机，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为4‑6 MPa，球磨机公转转速为80‑120 rpm，自转转速为600‑640 rpm，进行氢化
球磨6‑8 h，球磨产物即为Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料。

[0012] 优选的，所述单质Cr、单质Ti和单质V，三者物质的量摩尔比为1‑2.5:1.5‑3:1，Cr‑Ti‑V合金化学表达式为Cr1‑2.5Ti1.5‑3V1。

[0013] 优选的，所述Cr‑Ti‑V合金和高纯单质Mg的质量比为1:4.5‑5.5。

[0014] 优选的，所述抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料制备方法包括以下步骤：

[0015] （1）向反应瓶中加入甲苯溶剂，并通过N2排出空气，依次加入0.6‑1份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑和1‑1.5份对苯二胺，将反应瓶置于低温冷却仪中，在0‑5 ℃下，匀速
搅拌反应15‑20 h，再加入3‑5.5份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和0.4‑1份过硫酸铵，匀速搅
拌反应5‑8 h，将温度升至65‑75 ℃，匀速搅拌反应2‑3 h，将溶液通过减压浓缩除去溶剂，
使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰亚胺。

[0016] （2）向反应瓶中加入适量的N,N‑二甲基甲酰胺溶剂，再加入91‑95份Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料和上述步骤（1）制得的苯并咪唑接枝聚酰亚胺，将反应瓶置于超声处理仪
中，加热至100‑110 ℃，超声频率为22‑28 KHz，进行超声分散处理4‑6 h，将溶液倒入成膜
装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥箱中，加热至80‑100 ℃，在N2氛围充分干燥溶
剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料。

[0017] （三）有益的技术效果

[0018] 与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

[0019] 该一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，使用Cr‑Ti‑V合金提高了镁基材料的放氢速率，同时改善了镁基材料吸氢和放氢过程中的循环稳定性，提高了镁
基储氢材料的实用性和使用寿命，Ti原子的半径较大，增大了Cr‑Ti‑V合金的晶格常数，促
进了H原子加入到合金的晶格间隙，从而使Cr‑Ti‑V合金也具有一定的吸氢容量，提高了复
合材料的储氢性能，并且Cr‑Ti‑V合金与镁吸氢产物MgH2的热稳定性能相近，通过原位氢化
球磨法，使MgH2与Cr‑Ti‑V合金形成良好的协同效应，降低了MgH2的脱氢温度，从而提高了复
合储氢材料的热力学稳定性。

[0020] 该一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，使用苯并咪唑接枝聚酰亚胺包覆镁基储氢材料，聚酰亚胺是一种良好的气体选择性透过膜，可以使氢原子通过，
阻碍氧原子通过，通过苯并咪唑接枝聚酰亚胺，苯并咪唑支链扩大了聚酰亚胺分子之间的
距离，形成丰富的孔隙结构，可以更好地包覆镁基储氢材料，从而避免了镁基储氢材料与空
气中的氧气直接接触，造成镁材料氧化的问题，保证了储氢材料基体的化学循环稳定性和
使用寿命，并且苯并咪唑接枝聚酰亚胺分子之间，咪唑的亚氨基与聚酰亚胺中的羰基形成
氢键，增强了分子间作用力，限制了聚酰亚胺分子链的运动，使聚酰亚胺变得化学惰性，从
而提高了聚酰亚胺的化学稳定性和热稳定性，增加了复合储氢材料的使用寿命。

具体实施方式

[0021] 为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：91‑95份Mg掺杂Cr‑
Ti‑V合金复合材料、0.6‑1份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑、1‑1.5份对苯二胺、3‑5.5份
3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐、0.4‑1份过硫酸铵。

[0022] Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料制备方法包括以下步骤：

[0023] （1）向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，三者物质的量摩尔比为1‑2.5:1.5‑3:1，球磨机公转转速为40‑60 rpm，自转转速为600‑640 rpm，进行球
磨，直至物料全部通过400‑600目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉中，进行反
复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过300‑500目网筛，将固体产物
置于氮气真空干燥箱中，加热至350‑380 ℃，在N2氛围干燥1‑2 h，制备得到Cr‑Ti‑V合金。

[0024] （2）依次称取Cr‑Ti‑V合金和高纯单质Mg加入到行星球磨机，两者质量比为1:4.5‑5.5，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为4‑6 MPa，球磨机公转转速为80‑120 rpm，自转转速为
600‑640 rpm，进行氢化球磨6‑8 h，球磨产物即为Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料。

[0025] 抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料制备方法包括以下步骤：

[0026] （1）向反应瓶中加入甲苯溶剂，并通过N2排出空气，依次加入0.6‑1份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑和1‑1.5份对苯二胺，将反应瓶置于低温冷却仪中，在0‑5 ℃下，匀速
搅拌反应15‑20 h，再加入3‑5.5份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和0.4‑1份过硫酸铵，匀速搅
拌反应5‑8 h，将温度升至65‑75 ℃，匀速搅拌反应2‑3 h，将溶液通过减压浓缩除去溶剂，
使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰亚胺。

[0027] （2）向反应瓶中加入适量的N,N‑二甲基甲酰胺溶剂，再加入91‑95份Mg掺杂Cr‑Ti‑V合金复合材料和上述步骤（1）制得的苯并咪唑接枝聚酰亚胺，将反应瓶置于超声处理仪
中，加热至100‑110 ℃，超声频率为22‑28 KHz，进行超声分散处理4‑6 h，将溶液倒入成膜
装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥箱中，加热至80‑100 ℃，在N2氛围充分干燥溶
剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料。

[0028] 实施例1：

[0029] （1）制备Cr2.5Ti1.5V1合金组分1：向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，三者物质的量摩尔比为2.5:1.5:1，球磨机公转转速为40 rpm，自转转速为
600 rpm，进行球磨，直至物料全部通过400目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉
中，进行反复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过300目网筛，将固体
产物置于氮气真空干燥箱中，加热至350 ℃，在N2氛围干燥1 h，制备得到Cr2.5Ti1.5V1组分1。

[0030] （2）制备Mg掺杂Cr2.5Ti1.5V1合金复合材料1：依次称取Cr2.5Ti1.5V1合金组分1和高纯单质Mg加入到行星球磨机，两者质量比为1:4.5，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为4 MPa，球
磨机公转转速为80 rpm，自转转速为600 rpm，进行氢化球磨6 h，球磨产物即为Mg掺杂
Cr2.5Ti1.5V1合金复合材料1。

[0031] （3）制备苯并咪唑接枝聚酰亚胺组分1：向反应瓶中加入甲苯溶剂，并通过N2排出空气，依次加入0.6份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑和1份对苯二胺，将反应瓶置于低温
冷却仪中，在5 ℃下，匀速搅拌反应15 h，再加入3份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和0.4份过
硫酸铵，匀速搅拌反应5 h，将温度升至65 ℃，匀速搅拌反应2 h，将溶液通过减压浓缩除去
溶剂，使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰亚胺组
分1。

[0032] （4）制备抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料1：向反应瓶中加入适量的N,N‑二甲基甲酰胺溶剂，再加入95份Mg掺杂Cr2.5Ti1.5V1合金复合材料1和上述步骤（3）制得的苯
并咪唑接枝聚酰亚胺组分1，将反应瓶置于超声处理仪中，加热至100 ℃，超声频率为22 
KHz，进行超声分散处理4 h，将溶液倒入成膜装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥
箱中，加热至80 ℃，在N2氛围充分干燥溶剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢
材料1。

[0033] 实施例2：

[0034] （1）制备Cr2.2Ti1.8V1合金组分2：向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，三者物质的量摩尔比为2.2:1.8:1，球磨机公转转速为60 rpm，自转转速为
600 rpm，进行球磨，直至物料全部通过600目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉
中，进行反复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过500目网筛，将固体
产物置于氮气真空干燥箱中，加热至350 ℃，在N2氛围干燥2 h，制备得到Cr2.2Ti1.8V1合金组
分2。

[0035] （2）制备Mg掺杂Cr2.2Ti1.8V1合金复合材料2：依次称取Cr2.2Ti1.8V1合金组分2和高纯单质Mg加入到行星球磨机，两者质量比为1:4.5，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为4 MPa，球
磨机公转转速为80 rpm，自转转速为600 rpm，进行氢化球磨8 h，球磨产物即为Mg掺杂
Cr2.2Ti1.8V1合金复合材料2。

[0036] （3）制备苯并咪唑接枝聚酰亚胺组分2：向反应瓶中加入甲苯溶剂，并通过N2排出空气，依次加入0.7份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑和1.2份对苯二胺，将反应瓶置于低
温冷却仪中，在5 ℃下，匀速搅拌反应15 h，再加入3.6份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和0.5
份过硫酸铵，匀速搅拌反应8 h，将温度升至65 ℃，匀速搅拌反应3 h，将溶液通过减压浓缩
除去溶剂，使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰亚
胺组分2。

[0037] （4）制备抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料2：向反应瓶中加入适量的N,N‑二甲基甲酰胺溶剂，再加入94份Mg掺杂Cr2.2Ti1.8V1合金复合材料2和上述步骤（3）制得的苯
并咪唑接枝聚酰亚胺组分2，将反应瓶置于超声处理仪中，加热至100 ℃，超声频率为28 
KHz，进行超声分散处理6 h，将溶液倒入成膜装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥
箱中，加热至80 ℃，在N2氛围充分干燥溶剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢
材料2。

[0038] 实施例3：

[0039] （1）制备Cr1.8Ti2.2V1合金组分3：向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，三者物质的量摩尔比为1.8:2.2:1，球磨机公转转速为50 rpm，自转转速为
620 rpm，进行球磨，直至物料全部通过500目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉
中，进行反复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过400目网筛，将固体
产物置于氮气真空干燥箱中，加热至360 ℃，在N2氛围干燥1 h，制备得到Cr1.8Ti2.2V1合金组
分3。

[0040] （2）制备Mg掺杂Cr1.8Ti2.2V1合金复合材料3：依次称取Cr1.8Ti2.2V1合金组分3和高纯单质Mg加入到行星球磨机，两者质量比为1:4.5，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为4 MPa，球
磨机公转转速为110 rpm，自转转速为620 rpm，进行氢化球磨7 h，球磨产物即为Mg掺杂
Cr1.8Ti2.2V1合金复合材料3。

[0041] （3）制备苯并咪唑接枝聚酰亚胺组分3：向反应瓶中加入甲苯溶剂，并通过N2排出空气，依次加入0.8份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑和1.3份对苯二胺，将反应瓶置于低
温冷却仪中，在5 ℃下，匀速搅拌反应18 h，再加入4.2份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和0.7
份过硫酸铵，匀速搅拌反应6 h，将温度升至70 ℃，匀速搅拌反应2.5 h，将溶液通过减压浓
缩除去溶剂，使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰
亚胺组分3。

[0042] （4）制备抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料3：向反应瓶中加入适量的N,N‑二甲基甲酰胺溶剂，再加入93份Mg掺杂Cr1.8Ti2.2V1合金复合材料3和上述步骤（3）制得的苯
并咪唑接枝聚酰亚胺组分3，将反应瓶置于超声处理仪中，加热至105 ℃，超声频率为25 
KHz，进行超声分散处理5 h，将溶液倒入成膜装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥
箱中，加热至90 ℃，在N2氛围充分干燥溶剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢
材料3。

[0043] 实施例4：

[0044] （1）制备Cr1.4Ti2.6V1合金组分4：向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，三者物质的量摩尔比为1.4:2.6:1，球磨机公转转速为60 rpm，自转转速为
640 rpm，进行球磨，直至物料全部通过400目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉
中，进行反复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过500目网筛，将固体
产物置于氮气真空干燥箱中，加热至350 ℃，在N2氛围干燥2 h，制备得到Cr1.4Ti2.6V1合金组
分4。

[0045] （2）制备Mg掺杂Cr1.4Ti2.6V1合金复合材料4：依次称取Cr1.4Ti2.6V1合金组分4和高纯单质Mg加入到行星球磨机，两者质量比为1:5.5，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为6 MPa，球
磨机公转转速为80 rpm，自转转速为640 rpm，进行氢化球磨6 h，球磨产物即为Mg掺杂
Cr1.4Ti2.6V1合金复合材料4。

[0046] （3）制备苯并咪唑接枝聚酰亚胺组分4：向反应瓶中加入甲苯溶剂，并通过N2排出空气，依次加入0.9份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑和1.4份对苯二胺，将反应瓶置于低
温冷却仪中，在0 ℃下，匀速搅拌反应20 h，再加入4.9份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和0.8
份过硫酸铵，匀速搅拌反应8 h，将温度升至75 ℃，匀速搅拌反应3 h，将溶液通过减压浓缩
除去溶剂，使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰亚
胺组分4。

[0047] （4）制备抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料4：向反应瓶中加入适量的N,N‑二甲基甲酰胺溶剂，再加入92份Mg掺杂Cr1.4Ti2.6V1合金复合材料4和上述步骤（3）制得的苯
并咪唑接枝聚酰亚胺组分4，将反应瓶置于超声处理仪中，加热至110 ℃，超声频率为22 
KHz，进行超声分散处理6 h，将溶液倒入成膜装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥
箱中，加热至80 ℃，在N2氛围充分干燥溶剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢
材料4。

[0048] 实施例5：

[0049] （1）制备Cr1Ti3V1合金组分5：向行星球磨机中依次加入高纯单质Cr、高纯单质Ti、高纯单质V，三者物质的量摩尔比为1:3:1，球磨机公转转速为40 rpm，自转转速为640 rpm，
进行球磨，直至物料全部通过600目网筛，将固体混合物通过放电等离子体烧结炉中，进行
反复熔炼，将固体合金通过行星球磨机球磨，直至固体全部通过500目网筛，将固体产物置
于氮气真空干燥箱中，加热至380 ℃，在N2氛围干燥2 h，制备得到Cr1Ti3V1合金组分5。

[0050] （2）制备Mg掺杂Cr1Ti3V1合金复合材料5：依次称取Cr1Ti3V1合金组分5和高纯单质Mg加入到行星球磨机，两者质量比为1:5.5，并通入高纯H2，球磨罐内H2压强为6 MPa，球磨机
公转转速为120 rpm，自转转速为640 rpm，进行氢化球磨8 h，球磨产物即为Mg掺杂Cr1Ti3V1
合金复合材料5。

[0051] （3）制备苯并咪唑接枝聚酰亚胺组分5：向反应瓶中加入甲苯溶剂，并通过N2排出空气，依次加入1份2‑(4‑氨基苯基)‑5‑氨基苯并咪唑和1.5份对苯二胺，将反应瓶置于低温
冷却仪中，在0 ℃下，匀速搅拌反应20 h，再加入5.5份3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和1份过
硫酸铵，匀速搅拌反应8 h，将温度升至75 ℃，匀速搅拌反应3 h，将溶液通过减压浓缩除去
溶剂，使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到苯并咪唑接枝聚酰亚胺组
分5。

[0052] （4）制备抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料5：向反应瓶中加入适量的N,N‑二甲基甲酰胺溶剂，再加入91份Mg掺杂Cr1Ti3V1合金复合材料5和上述步骤（3）制得的苯并
咪唑接枝聚酰亚胺组分5，将反应瓶置于超声处理仪中，加热至110 ℃，超声频率为28 KHz，
进行超声分散处理6 h，将溶液倒入成膜装置中，自然流延成膜，并置于氮气真空干燥箱中，
加热至100 ℃，在N2氛围充分干燥溶剂，制备得到抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料
5。

[0053] 综上所述，该一种抗氧化性的聚酰亚胺‑Mg基复合储氢材料及其制法，使用Cr‑Ti‑V合金提高了镁基材料的放氢速率，同时改善了镁基材料吸氢和放氢过程中的循环稳定性，
提高了镁基储氢材料的实用性和使用寿命，Ti原子的半径较大，增大了Cr‑Ti‑V合金的晶格
常数，促进了H原子加入到合金的晶格间隙，从而使Cr‑Ti‑V合金也具有一定的吸氢容量，提
高了复合材料的储氢性能，并且Cr‑Ti‑V合金与镁吸氢产物MgH2的热稳定性能相近，通过原
位氢化球磨法，使MgH2与Cr‑Ti‑V合金形成良好的协同效应，降低了MgH2的脱氢温度，从而提
高了复合储氢材料的热力学稳定性。

[0054] 使用苯并咪唑接枝聚酰亚胺包覆镁基储氢材料，聚酰亚胺是一种良好的气体选择性透过膜，可以使氢原子通过，阻碍氧原子通过，通过苯并咪唑接枝聚酰亚胺，苯并咪唑支
链扩大了聚酰亚胺分子之间的距离，形成丰富的孔隙结构，可以更好地包覆镁基储氢材料，
从而避免了镁基储氢材料与空气中的氧气直接接触，造成镁材料氧化的问题，保证了储氢
材料基体的化学循环稳定性和使用寿命，并且苯并咪唑接枝聚酰亚胺分子之间，咪唑的亚
氨基与聚酰亚胺中的羰基形成氢键，增强了分子间作用力，限制了聚酰亚胺分子链的运动，
使聚酰亚胺变得化学惰性，从而提高了聚酰亚胺的化学稳定性和热稳定性，增加了复合储
氢材料的使用寿命。