【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储氢材料的制备，涉及一种铌酸铜掺杂的固态镁基储氢材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着环境和能源安全问题的日益凸显，许多国家正在加大对可再生能源的投资。清洁能源，如太阳能、风能和水电等，几乎不排放温室气体，有助于降低整个能源行业的碳排放。对清洁能源的需求不断增长，推动了可再生能源发电、储存和分配领域的技术创新。在这一背景下，氢能因其具有高能量密度(33kwh/kg)、热值高、重量轻、环境友好和多功能性的优点而备受关注，是具有吸引力的清洁能源载体。同时，氢的储量丰富、来源广泛，燃烧后的反应物也只有水，无有害气体产生，实现零排放，有助于减缓气候变化和改善空气质量。作为应对能源挑战的前景解决方案之一，氢能有望通过与可再生能源的紧密结合，通过氢能进行调节和储能以解决可再生能源的不稳定性问题，为全球迈向更可持续、低碳的未来做出重要贡献。
2、目前，氢气的储存方法可以分为三大类：高压气态储氢、低温液态储氢以及固态储氢。固态储氢是利用固体和氢之间的相互作用来储存氢气。与其它两种储氢方法相比，固态储氢有更高体积储氢密度、更高的安全性和稳定性。近年来，由于镁基储氢材料卓越的氢气储存能力、良好的可逆性和较低的成本，具有广阔的应用前景。尽管具备这些优势特性，但受到其较高的热力学稳定性和缓慢的动力学反应的制约，降低了其实际应用的可行性。因此，需要对其进行优化改性，以使其符合实际应用的要求。目前，主要从合金化、纳米化、催化剂掺杂和复合化等方面对镁基储氢材料进行优化改性。
3、催化剂能够提高金属/合金的吸附速率，
4、过度金属氧化物是优异的催化剂。oelerich等人使用了5mol％的sc2o3、tio2、v2o5、cr2o3、mn2o3、fe3o4、cuo、al2o3和sio2等金属化合物作为mgh2的催化剂。他们发现所有的化合物都增强了吸附动力学，其中cr2o3的吸氢效果最好，而v2o5和fe3o4的解吸效果最好。barkhordarian等人研究发现mgh2掺杂0.5mol％的nb2o5后，在300℃下分别在60s和90s内能够达到氢气完全的吸收和解吸(约7wt.％)，远优于其他过渡金属氧化物。hanada等人则研究了nb2o5催化镁的室温吸氢动力学性能，即使在室温下，掺杂1mol％nb2o5的复合材料在1mpah2压力下也能在15s内吸收4.5wt％的h2。然后，kimura等人使用介孔nb2o5作为催化剂，取得了进一步的改进，甚至在-50℃时也能吸收h2，解吸和吸收的活化能分别为70kj/mol和38kj/mol。有人认为，nb2o5被还原成nb低价态的化合物，即nbo2和nbo，这可能是活化能降低的原因。friedrich等人提出了另一种可能的机制，他们认为在第一次循环吸附过程中，除了nb和mgo外，还形成了mgnb2o3.67相，这些相都有助于mgh2的动力学增强。近年来，双金属化合物的协同效应受到越来越多的关注。研究表明，在球磨和反应过程中，通过加入双金属化合物可以原位生成活性催化物质。
5、单金属氧化物虽然可以改善mgh2的吸放氢双端的性能，但是往往只能针对吸氢或放氢某一方面进行大幅度优化，并不能同时兼顾吸氢和放氢双端。纯mgh2具有较高的热力学稳定性(δh-76kj/mol，δs-130kj/mol)，而且动力学缓慢(ea-161kj/mol)，只能在623k左右的温度下实现吸氢和解吸，难以满足实际应用的需要，需要进一步改性。
6、nb作为一种具有催化活性的过渡金属元素，在催化mgh2储氢性能方面具有良好性能，但单金属对吸放氢性能的催化作用存在一定的局限。利用不同过渡金属的催化特性产生的协同催化效应，可以进一步增强过渡金属的催化性能。cu作为在放氢端具有明显催化效应的过渡元素，预期可以进一步增强nb基催化剂在放氢动力学方面的性能。因此有必要进一步研究使用cunb2o6催化剂对mgh2进行掺杂的方法来改善mgh2的储氢动力学性能和循环性能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种铌酸铜掺杂的固态镁基储氢材料；本专利技术的目的之二在于提供一种铌酸铜掺杂的固态镁基储氢材料的制备方法；本专利技术的目的之三在于提供一种铌酸铜掺杂的固态镁基储氢材料在储氢方面的应用。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、1.一种铌酸铜掺杂的固态镁基储氢材料，所述固态镁基储氢材料包括mgh2和掺杂的铌酸铜(cunb2o6)；
4、所述mgh2和铌酸铜的质量比为0.91:0.09～0.97:0.03。
5、优选的，所述铌酸铜(cunb2o6)按照如下方法制备：
6、(1)将氧化铌(nb2o5)溶于氢氟酸(hf)中，加热搅拌使其溶解，继续边搅拌边加入氨水(nh3·h2o)，反应10min，过滤洗涤后得到白色沉淀；
7、(2)将所述白色沉淀和柠檬酸(ca)加入水中，加热搅拌使其溶解，加入三水合硝酸铜(cu(no3)2·3h2o)，继续加热搅拌使其混合均匀，真空干燥；
8、(3)将步骤(2)中真空干燥后的固体置于马弗炉中，煅烧即可得到铌酸铜(cunb2o6)。
9、进一步优选的，步骤(1)中，所述氧化铌(nb2o5)和氨水的摩尔比小于等于1:1，所述加热搅拌的温度为75～85℃、时间为25～35min。
10、进一步优选的，步骤(1)中所述氧化铌(nb2o5)与步骤(2)中柠檬酸(ca)、三水合硝酸铜(cu(no3)2·3h2o)的摩尔质量比为1.5:7.5:1.5～2.5:12.5:2.5，mmol:g:mmol；
11、步骤(2)中，加入三水合硝酸铜(cu(no3)2·3h2o)前所述加热搅拌的温度为75～85℃，加入三水合硝酸铜(cu(no3)2·3h2o)后所述加热搅拌的温度为55～65℃、时间为25～35min；
12、步骤(2)中，所述真空干燥的温度为75～85℃、时间为9～15h。
13、进一步优选的，步骤(3)中，所述煅烧的温度为690～710℃、时间为1.5～2.5h。
14、2.上述固态镁基储氢材料的制备方法，所述制备方法具体如下：
15、将mgh2和铌酸铜(cunb2o6)混合后置于球磨机中，进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铌酸铜掺杂的固态镁基储氢材料，其特征在于，所述固态镁基储氢材料包括MgH2和掺杂的铌酸铜；
2.根据权利要求1所述的固态镁基储氢材料，其特征在于，所述铌酸铜按照如下方法制备：
3.根据权利要求2所述的固态镁基储氢材料，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化铌和氨水的摩尔比小于等于1:1，所述加热搅拌的温度为75～85℃、时间为25～35min。
4.根据权利要求2所述的固态镁基储氢材料，其特征在于，步骤(1)中所述氧化铌与步骤(2)中柠檬酸、三水合硝酸铜的摩尔质量比为1.5:7.5:1.5～2.5:12.5:2.5，mmol:g:mmol；
5.根据权利要求2所述的固态镁基储氢材料，其特征在于，步骤(3)中，所述煅烧的温度为690～710℃、时间为1.5～2.5h。
6.权利要求1～5任一项所述固态镁基储氢材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体如下：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干法球磨的球料比为18:0.9～22:1.1、球磨时间为9～15h。
8.根据权利要求6
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干法球磨的程序具体设置为：球磨机正转8～12min后暂停8～12min，然后继续反转8～12min，球磨机公转速度为300～500rpm。
10.权利要求1～5任一项所述铌酸铜掺杂的固态镁基储氢材料在储氢方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铌酸铜掺杂的固态镁基储氢材料，其特征在于，所述固态镁基储氢材料包括mgh2和掺杂的铌酸铜；
2.根据权利要求1所述的固态镁基储氢材料，其特征在于，所述铌酸铜按照如下方法制备：
3.根据权利要求2所述的固态镁基储氢材料，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化铌和氨水的摩尔比小于等于1:1，所述加热搅拌的温度为75～85℃、时间为25～35min。
4.根据权利要求2所述的固态镁基储氢材料，其特征在于，步骤(1)中所述氧化铌与步骤(2)中柠檬酸、三水合硝酸铜的摩尔质量比为1.5:7.5:1.5～2.5:12.5:2.5，mmol:g:mmol；
5.根据权利要求2所述的固态镁基储氢材料，其特征在于，步骤(3)中，所述煅烧的温度为690～710℃、时间为1.5～2...
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