Modulation on Surface Termination Groups to Optimize the Adsorption Energy and Work Function of Nb2CTx for Enhanced Hydrogen Storage in Magnesium Hydride

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作者
Tao Zhong,Tian Xu,Liuting Zhang,Lianzhou Wang,Fuying Wu,Xuebin Yu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202418230
摘要

Abstract Exploring high‐performance catalysts for hydrogen storage in magnesium hydride (MgH 2 ) is crucial but still a challenge. Herein, Nb 2 CT x with controllable surface termination groups is developed as an efficient catalyst and the bifunctional modulation (adsorption energy and work function) of different surface termination groups (F, O, OH, or defects) is explored. First, compared to F and O, the introduction of OH on the surface or the direct removal of functional groups both leads to a significant increase in the adsorption of H by Nb 2 CT x . Second, compared to the surface bare, OH‐rich Nb 2 CT x has a lower work function, making it easier for hydrogen to enter Mg/MgH 2 from the Nb 2 CT x surface or escape from the Mg/MgH 2 surface into the Nb 2 CT x , thus facilitating the hydrogen ad/desorption properties of MgH 2 , i.e., the rate‐determining step (RDS) shifts from penetration to diffusion. The Nb 2 CT x ‐KOH‐catalyzed MgH 2 with optimal surface termination groups, therefore exhibits a release of 6.56 wt.% H 2 in 5 min at 250 °C, and 6.46 wt.% H 2 uptake within 5 min at 150 °C. The dehydrogenation and hydrogen uptake activation energies show 49.5% and 60.1% enhancements over pristine MgH 2 . In addition, a storage capacity of 5.51 wt.% is maintained after 50 dehydrogenation/hydrogenation cycles.
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