本发明涉及储氢材料的，特别是涉及一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料、制备方法及其应用。
背景技术：
1、由于化石资源的枯竭和人们对环境问题的日益关注，对清洁能源的需求与日俱增，氢能因其燃烧热值高、来源丰富而受到广泛关注，氢气的安全高效储存尤其得到关注，因为它在氢气生产和应用之间起着关键作用，由于mgh2具有优异的体积密度(110.0kg-m-3)和质量密度(7.6wt％)，它作为一种安全高效的固态储氢材料已被广泛研究。
2、然而，强金属氢键和较高的动力学障碍限制了它的进一步发展和实际应用。为了应对上述挑战，研究人员研究了各种提高mgh2储氢性能的策略，其中催化改性是通过降低h2吸附/解离的能垒来改善mgh2动力特性的一种可行方法。
3、近年来，二维mxene作为一种高效的镁基储氢材料催化剂出现。mxene类化合物，如m2ctx(m：过渡金属；tx：阴离子基团)，由于层状结构，表现出高表面积特性，使其纳米片在mg/mgh2上均匀分散，mxene的晶格中包含过渡金属，如ti、v和nb，这些金属作为有效的催化活性中心，可以通过降低活化能来提高脱氢速率，值得注意的是，mxene化合物具有丰富的阴离子表面基团，通常表示为tx，已有相关研究证明了tx缺陷在控制反应中的关键作用，虽然tx缺陷在氢解离和扩散过程中的作用尚不明确，但其在控制反应物吸附、解离和扩散过程中的有效性极大地激励了我们将该策略应用于镁基储氢材料。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料、制备方法及其应用，价格低廉，原料广泛，制备方法简单，具有较高的商业应用前景，既可以应用于便携式电源装置、燃料电池的供氢源等，也适于大规模开发应用。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料，包括可调节表面基团的nb2ctx粉末和mgh2，所述可调节表面基团的nb2ctx粉末占所述复合储氢材料总质量的3～20wt％。
3、在本发明一个较佳实施例中，所述nb2ctx催化剂的表面基团tx可控。
4、本发明所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤一，将2gnb2alc前驱体缓慢加入30ml 49wt％的hf溶液中室温搅拌2天，反应结束后将悬浮液离心，用去离子水洗涤数次后干燥得到nb2ctx；
6、步骤二，将步骤一得到的nb2ctx分散在koh水溶液中，在室温下搅拌12～36h后洗涤干燥，得到nb2ctx-oh；
7、步骤三，将步骤二得到的nb2ctx-oh在保护气氛下，在400～600℃下煅烧1～3小时，得到nb2ctx-o催化剂。
8、进一步地，步骤一中，nb2alc和hf的比例为：每1g nb2alc对应15ml hf。用去离子水洗涤至ph达到6方可干燥。
9、进一步地，步骤二中，每100mg nb2ctx对应5ml 10wt％的koh水溶液。用去离子水洗涤至ph达到6方可干燥。
10、进一步地，步骤三中，保护气氛为氩气，升温的速率为2～8℃/min。
11、本发明使用的mgh2可通过已知方法制备，具体地，mgh2通过机械球磨法加氢化热处理制备，具体步骤如下：
12、(a)将mg粉以2℃/min的速率从室温升温到450℃，在65bar氢压的条件下进行吸氢，然后以450rpm的转速进行球磨，球料比为40:1，球磨时间为5h；
13、(b)将步骤(a)制得的物料以2℃/min的速率从室温升温到450℃，在65bar氢压的条件下进行氢化热处理，然后以450rpm的转速球磨5次，每次时长为1h；
14、(c)将步骤(b)制得的物料以2℃/min的速率从室温升温到450℃，在65bar氢压的条件下再进行氢化热处理，即可得到mgh2。
15、本发明另一方面所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，包括以下步骤：
16、分别将10wt％的nb2ctx、nb2ctx-oh和nb2ctx-o与90wt％的mgh2以球料比为40：1的质量比在400r/min的速度下球磨6h。
17、本发明另一方面提供上述复合储氢材料在储氢中的应用。
18、有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
19、1、制备方法简单，具有较高的商业应用前景，既可以应用于便携式电源装置、燃料电池的供氢源等，也适于大规模开发应用；
20、3、nb2ctx、nb2ctx-oh和nb2ctx-o均为非贵金属材料，价格低廉，原料广泛。
21、2、所制得的nb2ctx、nb2ctx-oh和nb2ctx-o均对mgh2具有很好的催化性能，其中nb2ctx-oh可以提供最多的活性位点，性能最佳。
1.一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料，其特征在于：包括可调节表面基团的nb2ctx粉末和mgh2，所述可调节表面基团的nb2ctx粉末占所述复合储氢材料总质量的3～20wt％。
2.根据权利要求1所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料，其特征在于：所述nb2ctx催化剂的表面基团tx可控。
3.一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述nb2alc和hf的比例为：每1g nb2alc对应15mlhf。
5.根据权利要求3所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中，用去离子水洗涤至ph达到6后方可干燥。
6.根据权利要求3所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，每100mg nb2ctx对应5ml 10wt％的koh水溶液。
7.根据权利要求3所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，用去离子水洗涤至ph达到6方可干燥。
8.根据权利要求3所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，其特征在于：在步骤三中，所述保护气氛为氩气。
9.根据权利要求3所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2复合储氢材料的制备方法，其特征在于：在步骤三中，升温的速率为2～8℃/min。
10.根据权利要求1或2所述的一种可调节表面基团的nb2ctx催化剂掺杂mgh2储氢材料在降低mgh2初始放氢温度、提高放氢速率中的应用。
