氢氟酸不完全蚀刻块状Mxene-Ti2CTx的室温储氢机理

通过氢氟酸不完全蚀刻Mxene开发了一种高容量的室温储氢材料---块状Ti2CTx (T为官能团)。该材料在室温和相对安全的60 bar压力下储存8.8 wt%的氢气，几乎是已报道的相同压力下的较高储氢能力的两倍！即使在大气环境下（25℃，1 bar），块状Ti2CTx仍然能够保留约4wt%的氢气。值得一提的是，Ti2CTx材料中的储氢是稳定且高度可逆的，氢气的释放可以在低于95℃的温度下通过压力调控。

图文详情

一、Ti2CTx的制备及其结构表征

要点一：形貌结构表征显示，不完全蚀刻后的Ti2CTx纳米片呈现多层结构，且片层的层间距从6.8逐渐增加到9.0 Å。在残留Al原子的区域附近层间距离很窄，而插入了官能团（-F）的区域发生了层间膨胀，对应的层间距为6.8-8.7 Å。

要点二：XPS表征显示，Ti2CTx纳米片中残留的Al含量（保持较佳层间距离）约为2.64 at%，且表面官能团主要为-F。

要点三：由于具有较小的层间距（约7 Å），两个相邻的Ti2CTx纳米片会产生纳米泵效应，从而可以将H2吸入块状Ti2CTx中。

图1：Ti2CTx的结构表征。

Ti2CTx的储氢及氢气释放能力

要点一：氢吸附等温曲线结果显示，块状Ti2CTx在室温和60 bar压力下可以吸收8.8wt％的H2，几乎是先前报道的较高性能的两倍，体积储氢容量也高达96.4 kg H2 m-3。 据悉，Ti2CTx的重量和体积储氢容量甚至超过美国能源部（DOE）2020指标，即6.5％wt％和40 kg H2 m-3。

要点二：同时，Ti2CTx还表现出高度可逆的储氢释氢能力和良好的循环性，可以在几秒钟内释放80–85％吸收的H2，并在95 C和0.5–0.7 bar下10–20 min内完全释放残留的H2。

要点三：氢气的释放可以通过温度和压力进行调控。有趣的是，将操作环境从50 bar切换到大气环境（1bar）后，氢化的Ti2CTx仍然能够保留大约4wt%的H2。

图2：Ti2CTx的储氢释氢及循环性能表征

Ti2CTx中储氢的关键结构参数

要点一：通过控制刻蚀程度，研究人员制备了具有不同层间距离的Ti2CTx。研究结果表明，H2的存储容量随着层间距离的增加而降低。

未完全腐蚀的Ti2CTx的层间距较小，约为6.8 Å，具有8.43 wt％的较高储氢量。而完全腐蚀的L-Ti3C2Tx层间距为13.5 Å，其对H2的吸附量仅有0.44 wt％。这表明层间距是影响纳米泵效应的关键因素，且窄的层间距离对于将氢捕获在层间空间来说是至关重要的。

要点二：为了揭示官能团的作用，研究人员制备了不含–F和/或O的Ti2CTx进行比较。结果表明，Ti2CTx中稳定且可逆的储氢能力归功于–F官能团，而含O的基团主要负责提供不可逆的容量。

图3：Ti2CTx中储氢的关键结构参数

Ti2CTx的H2存储机制

研究人员进一步通过DFT计算和实验表征推导了Ti2CTx室温储氢机理：

氢对Ti原子的化学吸附较弱，所存储的氢仅吸附在Ti2CTx表面，而不是掺杂到Ti2CTx片晶格中。窄的层间距离和–F官能团诱导了纳米泵效应辅助的弱化学吸附，使得氢气和Ti2CTx之间产生了适当的相互作用，从而使块状Ti2CTx的层间空间在接近大气环境的条件下能够可逆存储高容量的氢气。

图4：实验和理论计算探究Ti2CTx的室温储氢机理

总之，这种储氢机理为未来开发实用的室温高性能储氢材料提供了新的策略。此外，研究人员该策略也适用于其他纳米材料，尤其是具有大量亚纳米孔结构和可化学修饰内表面的纳米材料。

产品供应：

钠离子选择性电极溶液

银离子选择性电极溶液

钾离子选择性电极溶液

硝酸根离子选择性电极溶液

氧化氮离子选择性电极溶液

铅离子选择性电极溶液

碘离子选择性电极溶液

氟离子选择性电极溶液

铜离子选择性电极溶液

氯离子选择性电极溶液

二氧化碳(碳酸根)离子选择性电极溶液

钙离子选择性电极溶液

**氮化钙 储氢材料 二氮化三钙 Ca3N2

氢化钛 Titanium hydride

（TiH2 二氢化钛，微纳米级氢化钛 高纯氢化钛）

氢化铪 Hafnium hydride

（HfH2 氢化铪，微纳米级氢化铪 高纯氢化铪）

氢化锆 Zirconium hydride

（ ZrH2 二氢化锆，微纳米级二氢化锆， 高纯氢化锆 ）

原位XRD储氢材料分析技术

原位XAS储氢材料分析技术

原位中子散射储氢材料分析技术

原位SEM和TEM储氢材料分析技术

原位Raman储氢材料分析技术

原位NMR储氢材料分析技术

金属镧 稀土金属镧99.5% 用于储氢合金 电池负极材料 中间合金添加剂

定制产品

40Mg60C镁/碳纳米复合储氢材料

微晶碳-镁基复合储氢材料

3NaBH4/ErF3复合储氢材料

复合贮氢造孔剂复合材料

贮氢材料颗粒/铝屑(铝屑+铝粉)复合材料

锆基贮氢材料

纳米复合储氢材料Zr0.9Ti0.1

BMS/MMS复合储氢材料

MgCu2型立方结构纯Mg储氢材料

C15-Laves相AB2密排六方结构纯Mg储氢材料

Ti-V基固溶体/AB5型镧镁基合金复合储氢材料

Ti0.Zro.V0.Cro.Nio.Lao.Mg0.Ni4.A1复合储氢合金

储氢合金/碳纳米管复合储氢材料

储氢合金复合材料LaNi-5(La-2Ni-(7)-LaNi-3)

Mg2Ni储氢合金

镁铝合金复合储氢材料

储氢合金/碳系储氢材料

Mg87-Ni12MoGx金属复合储氢材料

2Mg-Ni-xMo-wG金属复合储氢材料

钛基催化剂改性钠-镁双金属复合储氢材料

钙钛矿型钠镁基二元金属氢化物NaMgH3

钛基过渡金属催化剂

B2C片低维储氢材料

Ti-B2C复合低维储氢材料

多元活性金属/石墨烯复合储氢材料

Al-Cu-Fe纳米非晶合金

Mg/ZrNiV复合储氢材料

新型储氢复合材料Mg/MWNTs

LiBH4/2LiNH2复合储氢材料

新型轻金属硼氢化物/氮氢化物复合储氢材料

Li-Mg基复合储氢材料

镁基纳米复合储氢材料

约束型六氨硼氢化铝复合储氢材料

CeH2.5-NaH-Al复合储氢材料

金属Ce氢化物催化NaH-Al复合储氢材料

Mg-MWNTs镁/多壁纳米碳管复合储氢材料

储氢合金粉末/二氧化硅复合球体

金属锂基复合储氢材料

属锂基硼氢化物LiM

新型多孔材料Cu-BTC催化剂

La2Mg17/M复合贮氢材料

锆基纳米复合储氢材料HTQAB(2.1)/Mg

金属Ni-Mg/C镍对镁碳复合储氢材料

AB5型镧镁基合金复合储氢材料

MgH2,MgHz-GMgHz-graphene储氢材料

MNi4.8Sn0.2(M=La,Nd)合金粒子负载纳米碳管复合储氢材料

LaNi4.8Sn0.2/CNTs纳米碳管复合储氢材料

NdNi4.8Sn0.2/CNTs纳米碳管复合储氢材料

膨胀石墨/LiBH4复合储氢材料

EG/Li-BH4复合储氢材料

La2Mg17-Ni复合储氢材料

Mg-Nb/Mg-Nb2O5复合储氢粉体复合材料

LiBH4-NaBH4复合储氢材料

碱金属硼氢化物—金属氢化物复合储氢材料

Mg-TiO2 金属镁-纳米碳复合储氢材料

新型储氢材料-纳米碳纤维复合材料

细菌纤维素基纳米碳纤维储锂储氢材料

MgH2-Li3AIH6复合储氢材料

氨基硼烷(NH3BH3)复合储氢材料

硼氢化锂/稀土镁基合金复合储氢材料

Li3AlN2-Li2NH-LiH 锂铝氮氢复合储氢材料

Zn(BH4)2-LiNH2复合储氢材料

Al基配位复合储氢材料

金属基储氢材料

新型金属氨基络合物基储氢材料

镁基金属-分子筛复合纳米储氢材料

金属氨基硼烷复合储氢材料

非晶镁铝基复合储氢材料

金属硫化物-镁基储氢合金复合材料

改性钠-镁双金属复合储氢材料

氢化铝锂基复合储氢材料

金属硼氢化物-金属氢化物反应复合储氢材料

新型Co-Si材料-Mg基储氢合金材料

碳基吸附储氢材料

功能化石墨(烯)-轻金属复合储氢材料

镍包覆碳纳米管镁基复合材料

碳纳米管改性镁基储氢材料

碳泡沫纳米复合储氢材料

c-Mg/碳包覆镁基储氢材料

陶瓷表面改性Al粉体产氢材料

石墨相氮化碳复合材料产氢材料

二氧化钛光解水制氢催化材料

氧空位改性二氧化钛纳米材料

聚合物复合改性铝水解产氢材料

改性金属N-TiO2水解产氢材料

纳米氢化态镁基复合粉体水解产氢材料

金属纳米粒子/介孔碳复合产氢材料材料

水解聚苯硫醚复合改性材料

水解改性芳纶纤维增强木塑复合材料

Al-NaBiO3水解产氢复合材料

镁-铝基氢化物复合水解产氢材料

Bi-Bi2O2CO3铝基产氢材料

AlTi5B催化富铝合金水解产氢材料

Mg17Al12氢化物的水解产氢材料

Al-Ga-Mg-Sn多元铝合金水解产氢材料

以上资料源于西安齐岳生物科技有限公司如有其他信息或产品信息咨询我们：

温馨提示：西安齐岳生物供应产品仅用于科研，不能用于人体！

小编：wyf  04.22