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特表2024-541947ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料及びその製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-13
(54)【発明の名称】ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 3/00 20060101AFI20241106BHJP
C01B 6/04 20060101ALI20241106BHJP
B82Y 30/00 20110101ALI20241106BHJP
B82Y 40/00 20110101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
C01B3/00 B
C01B6/04
B82Y30/00
B82Y40/00
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024525077
(86)(22)【出願日】2022-10-24
(85)【翻訳文提出日】2024-06-13
(86)【国際出願番号】 CN2022126919
(87)【国際公開番号】W WO2023071963
(87)【国際公開日】2023-05-04
(31)【優先権主張番号】202111239299.2
(32)【優先日】2021-10-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】507190994
【氏名又は名称】上海交通大学
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＪＩＡＯ ＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
【住所又は居所原語表記】８００ Ｄｏｎｇｃｈｕａｎ Ｒｄ．，Ｍｉｎｈａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２００２４０，Ｐ．Ｒ．ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鄒建新
(72)【発明者】
【氏名】朱文
(72)【発明者】
【氏名】任莉
【テーマコード（参考）】
4G140
【Ｆターム（参考）】
4G140AA22
4G140AA33
4G140AA34
4G140AA46
(57)【要約】
本発明は、ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法を開示し、二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、再び積み重ねさせることを回避し、次に洗浄して乾燥させるステップと、乾燥後の生成物を、密封容器に入れ、且つそれを真空まで排気した後、高温まで上昇させ、一定時間温度保持した後、前記密封容器に、高圧水素ガスを注入して一定時間温度保持するステップと、最後に熱処理後の生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して混合物を得て、超音波分散を行い、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップと、を含む。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、次に洗浄、乾燥を行うステップ（１）と、ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項2】
前記ステップ（１）における前記二次元遷移金属炭化物はＴｉ３Ｃ２Ｔｘ、Ｔｉ２ＣＴｘ、Ｖ２ＣＴｘ、Ｍｏ３Ｃ２Ｔｘ、Ｎｂ２ＣＴｘ、Ｎｂ４Ｃ３Ｔｘ、Ｔａ２ＣＴｘ及びＶ４Ｃ３Ｔｘのうちの任意の１種であることを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項3】
前記陽イオン性界面活性剤は窒素含有有機アミン誘導体であることを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項4】
前記窒素含有有機アミン誘導体は臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項３に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項5】
前記ステップ（１）において、前記陽イオン性界面活性剤をまず脱イオン水に溶解し、次に撹拌条件下で、前記二次元遷移金属炭化物の水分散液に添加することを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項6】
前記ステップ（２）中の昇温速度は５～１０℃／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項7】
前記ステップ（３）における前記有機溶媒は、シクロヘキサン、ヘキサン及びヘプタンのうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項8】
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、二次元遷移金属炭化物の水分散液に酸性化されたメラミンを添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、次に洗浄して、乾燥するステップ（１）と、ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか一項に記載の方法で製造されたナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料であって、前記ナノ水素化マグネシウムは、二次元遷移金属炭化物の表面に担持され、前記二次元遷移金属炭化物のナノシートに、折り畳みがあることを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料。
【請求項10】
前記複合材料における前記水素化マグネシウムの質量分率は２０～７５％であることを特徴とする請求項９に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料。
【請求項11】
水素貯蔵における請求項９又は１０に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の応用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、固体水素貯蔵材料分野に関し、特に、ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
マグネシウム系固体水素貯蔵材料は、高い水素貯蔵密度、強力なサイクル可逆性、および豊富な地球埋蔵量等の利点があり、最も利用可能性がある固体水素貯蔵材料と考えられている。ただし、マグネシウム系水素貯蔵材料の水素吸収および水素放出熱力学的特性は安定しすぎ（水素吸収および放出反応の標準生成エンタルピは±７５ｋＪ／ｍｏｌ）、通常の状況では、純水素化マグネシウムは水素放出を達成するために、３５０℃以上にする必要があり、さらに、その水素吸収及び水素放出の動的特性も同様に低いため、マグネシウム系水素貯蔵材料の実際の応用が大幅に制限されている。現在では、サイズのナノ化は、マグネシウム系水素貯蔵材料の水素貯蔵性能を改善するための最も効果的な戦略の１つと考えられている。マグネシウム系水素貯蔵材料は、サイズのナノ化を実現すると、より大きな比表面積、より高い表面エネルギー、およびより大きな粒界密度を直接取得し、これにより、マグネシウム系水素貯蔵材料における水素原子の拡散のために、より短い固相拡散距離、より低い拡散エネルギー障壁、およびより多くの拡散チャネルが提供され、その水素吸収及び水素放出の動的特性が大幅に向上する。大量の実験と理論的研究により、サイズのナノ化は同時に、マグネシウム系水素貯蔵材料の熱力学的安定性も低下させることが示されている。しかしながら、その高い表面エネルギーのため、ナノスケール粒子は自然に凝集して成長する傾向があり、マグネシウム系水素貯蔵材料のナノ構造形態の急速な損失と水素貯蔵安定性の連続的な劣化につながる。ナノスケールの水素化マグネシウム／マグネシウムを、多孔材料に閉じ込めると、ナノ粒子の移動、凝集、および成長等を効果的に阻害し、それにより安定した水素貯蔵熱的と動的特性を得ることができる。一般的には、高い比表面積、強い化学的安定性、軽量の炭素系多孔質材料（多孔質活性炭、カーボンゲル、グラフェン、カーボンナノチューブなど）は常に、ナノ閉じ込め支持材料として、広く研究されている。ただし、炭素からマグネシウム系材料の水素吸収及び水素放出プロセスへの固有触媒効果が少ないため、その水素吸収及び水素放出動的特性がより高いレベルに達しにくくなり、通常、より高い水素吸収及び水素放出動的特性を得るには、追加の触媒が必要である。さらに、炭素材料－水素化マグネシウム複合材料における水素化マグネシウム（マグネシウム）の積載率は通常低い。したがって、適切な水素化マグネシウム／マグネシウム積載の効率を確保できることを保証し、良好な触媒効果をもたらすことができる支持材料の開発は、マグネシウム系水素貯蔵材料の発展にとって非常に重要である。
【0003】
新しい二次元材料としての二次元遷移金属炭化物（ＭＸｅｎｅｓ）は、エネルギー貯蔵、触媒化、センサー等の分野で広範な研究を取得し、その化学一般式は、Ｍｎ＋１ＸｎＴｚで表現でき、ここでＭは、遷移金属（例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｃ等）を指し、ＸはＣ、ｎは一般的には、１、２又は３であり、Ｔｚとは、表面化学基（例えばＯ２－、ＯＨ－、Ｆ－、ＮＨ３、ＮＨ４
＋等）を指す。二次元遷移金属炭化物は、大きな比表面積、化学的安定性、および物理的安定性の利点があり、さらに、それはマグネシウム系水素貯蔵材料の水素吸収及び水素放出プロセスに優れた触媒効果があるため、二次元遷移金属炭化物は、高積載率と触媒効果を兼ね備える潜在的な支持材料と見なされる。ただし、二次元遷移金属炭化物（ＭＸｅｎｅｓ）ナノシート層間のファンデルワールス力の役割により、重度の層間の積み重ね現象が発生しやすく、ナノ水素化マグネシウムを固定するためのフリー表面の大量の損失を引き起こす。また、ＭＸｅｎｅｓの表面に大量の酸素含有官能基により、水素化マグネシウム／マグネシウムは、高温の水素吸収及び水素放出過程で重度の酸化現象を引き起こし、水素貯蔵能力と水素吸収及び水素放出の動的特性が劣化する。上記の理由により、現在では、二次元遷移金属炭化物をマグネシウム系水素貯蔵材料の支持材料として利用して研究することに関する報告はまだない。
【0004】
したがって、当業者は、高い水素化マグネシウム積載容量及び優れた水素吸収及び水素放出の動的特性を兼ね備える、二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を開発することに努力する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来技術の上記の欠点を考慮して、本発明によって解決されるべき技術的問題は、高い水素貯蔵能力、速い水素吸収及び水素放出の動的特性、および強いサイクル安定性という優れた特性がある、二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は、ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法を提供し、
二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませて凝集させ、次に洗浄して、乾燥するステップ（１）と、
ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの高圧水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、
ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含む。
二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませて凝集させ、次に洗浄して、乾燥するステップ（１）と、
ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの高圧水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、
ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含む。
【0007】
好ましくは、前記ステップ（１）における水素ガス圧力は３～４．５ＭＰａである。
【0008】
さらに、前記ステップ（１）における前記二次元遷移金属炭化物はＴｉ３Ｃ２Ｔｘ、Ｔｉ２ＣＴｘ、Ｖ２ＣＴｘ、Ｍｏ３Ｃ２Ｔｘ、Ｎｂ２ＣＴｘ、Ｎｂ４Ｃ３Ｔｘ、Ｔａ２ＣＴｘ、Ｖ４Ｃ３Ｔｘのうちのいずれか一種であり、Ｔｘは表面化学基、例えばＯ２－、ＯＨ－、Ｆ－、ＮＨ３、ＮＨ４
＋等である。
【0009】
さらに、前記二次元遷移金属炭化物の水分散液は、単層分散液又は少層分散液である。
【0010】
さらに、前記ステップ（１）における陽イオン性界面活性剤は窒素含有有機アミン誘導体である。
【0011】
好ましくは、前記陽イオン性界面活性剤は臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）である。
【0012】
さらに、前記ステップ（１）において、前記陽イオン性界面活性剤をまず脱イオン水に溶解し、次に撹拌条件下で、前記二次元遷移金属炭化物の水分散液に添加する。陽イオン性界面活性剤を添加する目的は、水中に分散した二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、ナノシートを再び積み重ねさせることを回避し、それにより乾燥プロセスに層間の積み重ねが発生するリスクを減らす。
【0013】
好ましくは、前記ステップ（２）における前記密封容器はステンレス鋼密封容器である。
【0014】
さらに、前記ステップ（２）中の昇温速度は５～１０℃／ｍｉｎである。ステップ（２）において、高温下でまず熱処理を行う目的は、二次元遷移金属炭化物に残留している界面活性剤及び酸素含有基を除去することである。
【0015】
さらに、前記ステップ（３）における前記有機溶媒は、シクロヘキサン、ヘキサン及びヘプタンのうちの１種又は複数種を含む。
【0016】
さらに、前記ステップ（３）における前記超音波分散の超音波電力は２００Ｗ、前記超音波分散の時間は２ｈである。
【0017】
さらに、前記ジブチルマグネシウムと前記二次元遷移金属炭化物の質量比を調整することにより、前記複合材料における前記水素化マグネシウムの質量分率を、２０～７５％に制御する。
【0018】
さらにナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法を提供し、
二次元遷移金属炭化物の水分散液に酸性化されたメラミンを添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませて凝集させ、次に洗浄、乾燥するステップ（１）と、
ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの高圧水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、
ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含む。
二次元遷移金属炭化物の水分散液に酸性化されたメラミンを添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませて凝集させ、次に洗浄、乾燥するステップ（１）と、
ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの高圧水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、
ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含む。
【0019】
本発明はまた、上記方法で製造されたナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を提供し、前記ナノ水素化マグネシウムは、二次元遷移金属炭化物の表面に担持され、前記二次元遷移金属炭化物のナノシートに、折り畳みがある。
【0020】
さらに、前記複合材料における前記水素化マグネシウムの質量分率は２０～７５％である。
【0021】
本発明はまた、水素貯蔵におけるナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の応用を提供する。
【発明の効果】
【0022】
本発明は以下の技術的効果を有する：
１、ファンデルワールス力と水素結合の役割により、二次元遷移金属炭化物ナノシートは自発的な積み重ね傾向を持っているため、その比表面積が大幅に減少するが、本発明では、陽イオン性界面活性剤を添加することにより、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませて凝集させ、二次元遷移金属炭化物ナノシートの層間の積み重ね現象が効果的に抑制され、ナノ水素化マグネシウムを固定するためのより多くのフリー表面を有するため、複合材料の水素化マグネシウム積載率が高くなる。
２、ナノスケールの水素化マグネシウム／マグネシウムは、良好な水素吸収及び水素放出の動的特性を持っているが、連続的な水素吸収及び水素放出プロセス中にナノ粒子は凝集して成長する傾向があり、その結果、サイクル安定性が継続的に劣化するが、本発明は、二次元遷移金属炭化物をナノ閉じ込めキャリア材料として使用することにより、ナノスケールの水素化マグネシウムは二次元遷移金属炭化物の表面に均一に分布し、水素注入及び水素放出プロセス中に、水素化マグネシウム／マグネシウム粒子の凝集成長傾向が効果的に抑制され、ナノ化という利点が保持される。
３、二次元遷移金属炭化物ナノシートの化学及び物理安定性が高いため、高温での水素吸収及び水素放出プロセス中に、複合材料が良好な構造安定性及び性能安定性を有することを保証する。
４、複合材料において、二次元遷移金属炭化物ナノシートとナノ水素化マグネシウムが界面部位のイプソ位でナノ触媒相（例えばＴｉＨ２）を生成し、それは複合材料の水素吸収及び水素放出速度を加速することができる。
１、ファンデルワールス力と水素結合の役割により、二次元遷移金属炭化物ナノシートは自発的な積み重ね傾向を持っているため、その比表面積が大幅に減少するが、本発明では、陽イオン性界面活性剤を添加することにより、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませて凝集させ、二次元遷移金属炭化物ナノシートの層間の積み重ね現象が効果的に抑制され、ナノ水素化マグネシウムを固定するためのより多くのフリー表面を有するため、複合材料の水素化マグネシウム積載率が高くなる。
２、ナノスケールの水素化マグネシウム／マグネシウムは、良好な水素吸収及び水素放出の動的特性を持っているが、連続的な水素吸収及び水素放出プロセス中にナノ粒子は凝集して成長する傾向があり、その結果、サイクル安定性が継続的に劣化するが、本発明は、二次元遷移金属炭化物をナノ閉じ込めキャリア材料として使用することにより、ナノスケールの水素化マグネシウムは二次元遷移金属炭化物の表面に均一に分布し、水素注入及び水素放出プロセス中に、水素化マグネシウム／マグネシウム粒子の凝集成長傾向が効果的に抑制され、ナノ化という利点が保持される。
３、二次元遷移金属炭化物ナノシートの化学及び物理安定性が高いため、高温での水素吸収及び水素放出プロセス中に、複合材料が良好な構造安定性及び性能安定性を有することを保証する。
４、複合材料において、二次元遷移金属炭化物ナノシートとナノ水素化マグネシウムが界面部位のイプソ位でナノ触媒相（例えばＴｉＨ２）を生成し、それは複合材料の水素吸収及び水素放出速度を加速することができる。
【0023】
したがって、本発明は、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、且つ二次元遷移金属炭化物からナノ水素化マグネシウム／マグネシウムへの閉じ込め効果及び水素化マグネシウム／マグネシウムの水素吸収及び水素放出プロセスへのイプソ位触媒作用を利用することにより、このような二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料は、高い水素貯蔵密度、迅速な水素吸収及び水素放出の動的特性及び優れたサイクル安定性等の利点を有する。
【0024】
以下では、本発明の目的、特徴および効果を完全に理解するために、本発明の構想、具体的な構造および技術的効果を図面と併せてさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料のＸＲＤグラフである。
【図2】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料の透過型電子顕微鏡図である。
【図3】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料の走査型電子顕微鏡図である。
【図4】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料におけるナノ水素化マグネシウムの粒径分布図である。
【図5】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料のプログラム温度制御脱水素曲線である。
【図6】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料の水素サイクル放出曲線である。
【図7】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料の透過型電子顕微鏡図である。
【図8】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料におけるナノ水素化マグネシウムの粒径分布図。
【図9】本発明の１つの好ましい実施例による二次元遷移金属炭化物により水素化マグネシウムを担持する複合材料の透過型電子顕微鏡図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下に、その技術的内容をより明確で理解しやすくするために、明細書の図面を参照して本発明の複数の好ましい実施例を説明する。本発明は、多くの異なる形式の実施例により体現することができ、本発明の保護範囲は、明細書に記載の実施例のみに限定されない。
【0027】
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、
二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませて凝集させ、次に洗浄、乾燥するステップ（１）と、
ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に密封容器に、１～１０ＭＰａの高圧水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、
ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含む。
二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませて凝集させ、次に洗浄、乾燥するステップ（１）と、
ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に密封容器に、１～１０ＭＰａの高圧水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、
ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含む。
【0028】
いくつの実施例において、ステップ（１）に記載の二次元遷移金属炭化物はＴｉ３Ｃ２Ｔｘ、Ｔｉ２ＣＴｘ、Ｖ２ＣＴｘ、Ｍｏ３Ｃ２Ｔｘ、Ｎｂ２ＣＴｘ、Ｎｂ４Ｃ３Ｔｘ、Ｔａ２ＣＴｘ及びＶ４Ｃ３Ｔｘ（Ｔｘは表面化学基であり、例えばＯ２－、ＯＨ－、Ｆ－、ＮＨ３、ＮＨ４
＋等）のうちのいずれか一種であってもよい。
【0029】
いくつかの実施例において、ステップ（１）における陽イオン性界面活性剤は窒素含有有機アミン誘導体、好ましくは臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）である。
【0030】
いくつかの実施例において、最も好ましくは、ステップ（１）における陽イオン性界面活性剤をまず、脱イオン水に溶解し、次に撹拌条件下で、前記二次元遷移金属炭化物の水分散液に添加する。
【0031】
いくつかの実施例において、ステップ（２）に記載の密封容器はステンレス鋼密封容器である。
【0032】
いくつかの実施例において、ステップ（２）中の昇温速度は５～１０℃／ｍｉｎであり、昇温後の温度は６００℃、７００℃、８００℃、９００℃又は１０００℃であってもよい。
【0033】
いくつかの実施例において、ステップ（３）における有機溶媒は、シクロヘキサン、ヘキサン又はヘプタン、又はそれらの任意の混合物であってもよい。
【0034】
いくつかの実施例において、ステップ（３）における超音波分散の電力は２００Ｗ、時間は２ｈである。
【0035】
いくつかの実施例において、ジブチルマグネシウムと二次元遷移金属炭化物の質量比を調整することにより、複合材料における水素化マグネシウムの質量分率を、２０～７５％に制御することができる。
【0036】
実施例１
二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１の製造：
（１）臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）５ｇを、１００ｍｌ脱イオン水に溶解した。
（２）ステップ（１）で製造されたＣＴＡＢ溶液を、撹拌条件下で濃度２ｍｇ／ｍｌのＴｉ３Ｃ２Ｔｘ水分散液５００ｍｌに一滴ずつ添加し、反応生成物を３回遠心分離して洗浄し、遠心分離生成物を７２時間凍結乾燥させた。
（３）ステップ（２）で得られた生成物を、密封されたステンレス鋼容器に入れ、密封されたステンレス鋼容器を連続真空排気した後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で８００℃まで加熱し、２ｈ温度保持した後、３ＭＰａの水素ガスを注入し、２ｈ温度保持し、最後に室温まで炉中冷却し、生成物をＴｉ－ＭＸ１として記した。
（４）３０ｍｇのＴｉ－ＭＸ１、濃度０．５Ｍのジブチルマグネシウムヘプタン溶液３．５ｍｌ、及びシクロヘキサン４０ｍｌをポリテトラフルオロエチレン内釜のステンレス鋼高圧反応釜に添加し、次に探査式超音波分散を２ｈ行い、超音波電力は２００Ｗであった。
（５）ステンレス鋼高圧反応釜に水素を４．５ＭＰａまで注入し、２００℃まで加熱し、撹拌条件下で１２ｈ反応させ、最後に遠心分離して乾燥させ、水素化マグネシウム積載率が６０ｗｔ％の、二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１を得た。
二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１の製造：
（１）臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）５ｇを、１００ｍｌ脱イオン水に溶解した。
（２）ステップ（１）で製造されたＣＴＡＢ溶液を、撹拌条件下で濃度２ｍｇ／ｍｌのＴｉ３Ｃ２Ｔｘ水分散液５００ｍｌに一滴ずつ添加し、反応生成物を３回遠心分離して洗浄し、遠心分離生成物を７２時間凍結乾燥させた。
（３）ステップ（２）で得られた生成物を、密封されたステンレス鋼容器に入れ、密封されたステンレス鋼容器を連続真空排気した後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で８００℃まで加熱し、２ｈ温度保持した後、３ＭＰａの水素ガスを注入し、２ｈ温度保持し、最後に室温まで炉中冷却し、生成物をＴｉ－ＭＸ１として記した。
（４）３０ｍｇのＴｉ－ＭＸ１、濃度０．５Ｍのジブチルマグネシウムヘプタン溶液３．５ｍｌ、及びシクロヘキサン４０ｍｌをポリテトラフルオロエチレン内釜のステンレス鋼高圧反応釜に添加し、次に探査式超音波分散を２ｈ行い、超音波電力は２００Ｗであった。
（５）ステンレス鋼高圧反応釜に水素を４．５ＭＰａまで注入し、２００℃まで加熱し、撹拌条件下で１２ｈ反応させ、最後に遠心分離して乾燥させ、水素化マグネシウム積載率が６０ｗｔ％の、二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１を得た。
【0037】
本実施例で製造された二次元遷移金属炭化物により、ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸのＸＲＤグラフは図１に示すとおりであり、図１から、複合材料の物相は主に水素化マグネシウム及びＴｉ－ＭＸで構成されることが分かる。
【0038】
透過型電子顕微鏡図は、図２に示すとおりであり、走査型電子顕微鏡図は、図３に示すとおりであり、粒径分布は図４に示すとおりである。図２～４から、二次元遷移金属炭化物ナノシートに、折り畳みがあり、且つナノ水素化マグネシウムは二次元遷移金属炭化物の表面に均一に分布し、明らかな凝集現象がなく、水素化マグネシウムの平均粒径は１５ｎｍであることが分かった。
【0039】
本実施例で製造された二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１の水素貯蔵性能測定：
図５はそのプログラム温度制御脱着曲線（ＴＰＤ）であり、図５から、６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１複合材料の初期水素放出温度は１４０℃、水素貯蔵容量は４．２ｗｔ％Ｈ２であることが分かった。
図６は、６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１が２００℃での水素サイクル放出曲線であり、図６から、６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１複合材料は、優れた水素サイクル吸収及び水素サイクル放出の安定性を有することが分かった。
図５はそのプログラム温度制御脱着曲線（ＴＰＤ）であり、図５から、６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１複合材料の初期水素放出温度は１４０℃、水素貯蔵容量は４．２ｗｔ％Ｈ２であることが分かった。
図６は、６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１が２００℃での水素サイクル放出曲線であり、図６から、６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ１複合材料は、優れた水素サイクル吸収及び水素サイクル放出の安定性を有することが分かった。
【0040】
実施例２
二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料３５ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ２の製造：
（１）臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）５ｇを、１００ｍｌ脱イオン水に溶解した。
（２）ステップ（１）で製造されたＣＴＡＢ溶液を、撹拌条件下で濃度２ｍｇ／ｍｌのＴｉ３Ｃ２Ｔｘ水分散液５００ｍｌに一滴ずつ添加し、反応生成物を３回遠心分離して洗浄し、遠心分離生成物を７２時間凍結乾燥させた。
（３）ステップ（２）で得られた生成物を、密封されたステンレス鋼容器に入れ、密封されたステンレス鋼容器を連続真空排気した後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で６００℃まで加熱し、５ｈ温度保持し、次に３ＭＰａ水素ガスを注入し、５ｈ温度保持し、最後に室温まで炉中冷却し、生成物をＴｉ－ＭＸ２として記した。
（４）３０ｍｇのＴｉ－ＭＸ２、濃度０．５Ｍのジブチルマグネシウムヘプタン溶液１．３ｍｌ、及びシクロヘキサン４０ｍｌをポリテトラフルオロエチレン内釜のステンレス鋼高圧反応釜に添加し、次に探査式超音波分散を２ｈ行い、超音波電力は２００Ｗであった。
（５）ステンレス鋼高圧反応釜に水素を３ＭＰａまで注入し、１８０℃まで加熱し、撹拌条件下で２４ｈ反応させ、最後に遠心分離して乾燥させ、水素化マグネシウム積載率が３５ｗｔ％の、二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料３５ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ２を得た。
二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料３５ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ２の製造：
（１）臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）５ｇを、１００ｍｌ脱イオン水に溶解した。
（２）ステップ（１）で製造されたＣＴＡＢ溶液を、撹拌条件下で濃度２ｍｇ／ｍｌのＴｉ３Ｃ２Ｔｘ水分散液５００ｍｌに一滴ずつ添加し、反応生成物を３回遠心分離して洗浄し、遠心分離生成物を７２時間凍結乾燥させた。
（３）ステップ（２）で得られた生成物を、密封されたステンレス鋼容器に入れ、密封されたステンレス鋼容器を連続真空排気した後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で６００℃まで加熱し、５ｈ温度保持し、次に３ＭＰａ水素ガスを注入し、５ｈ温度保持し、最後に室温まで炉中冷却し、生成物をＴｉ－ＭＸ２として記した。
（４）３０ｍｇのＴｉ－ＭＸ２、濃度０．５Ｍのジブチルマグネシウムヘプタン溶液１．３ｍｌ、及びシクロヘキサン４０ｍｌをポリテトラフルオロエチレン内釜のステンレス鋼高圧反応釜に添加し、次に探査式超音波分散を２ｈ行い、超音波電力は２００Ｗであった。
（５）ステンレス鋼高圧反応釜に水素を３ＭＰａまで注入し、１８０℃まで加熱し、撹拌条件下で２４ｈ反応させ、最後に遠心分離して乾燥させ、水素化マグネシウム積載率が３５ｗｔ％の、二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料３５ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ２を得た。
【0041】
本実施例で製造された二次元遷移金属炭化物により、ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料３５ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ２の透過型電子顕微鏡図は図７に示すとおりであり、粒径分布は図８に示すとおりであり、図７～８から、二次元遷移金属炭化物ナノシートに、折り畳みがあり、３５ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ２におけるナノ水素化マグネシウムは二次元遷移金属炭化物の表面に均一に分布し、平均粒径が約８ｎｍであることが分かった。
【0042】
実施例３
二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ３の製造：
（１）酸性化されたメラミン１．５ｇを、脱イオン水２００ｍｌに溶解した。
（２）ステップ（１）で製造されたメラミン溶液を、撹拌条件下で濃度２ｍｇ／ｍｌのＴｉ３Ｃ２Ｔｘ水分散液５００ｍｌに一滴ずつ添加し、反応生成物を３回遠心分離して洗浄し、遠心分離生成物を７２時間凍結乾燥させた。
（３）ステップ（２）で得られた生成物を、密封されたステンレス鋼容器に入れ、密封されたステンレス鋼容器を連続真空排気した後、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１０００℃まで加熱し、３ｈ温度保持し、次に水素ガス４．５ＭＰａを注入し、２ｈ温度保持し、最後に室温まで炉中冷却し、生成物をＴｉ－ＭＸ３として記した。
（４）３０ｍｇのＴｉ－ＭＸ３、濃度０．５Ｍのジブチルマグネシウムヘプタン溶液３．５ｍｌ、及びシクロヘキサン４０ｍｌをポリテトラフルオロエチレン内釜のステンレス鋼高圧反応釜に添加し、探査式超音波分散を２ｈ行い、超音波電力は２００Ｗであった。
（５）ステンレス鋼高圧反応釜に水素を６ＭＰａまで注入し、２２０℃まで加熱し、撹拌条件下で、１２ｈ反応させ、最後に遠心分離して乾燥させ、水素化マグネシウム積載率が６０ｗｔ％の、二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ３を得た。
二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ３の製造：
（１）酸性化されたメラミン１．５ｇを、脱イオン水２００ｍｌに溶解した。
（２）ステップ（１）で製造されたメラミン溶液を、撹拌条件下で濃度２ｍｇ／ｍｌのＴｉ３Ｃ２Ｔｘ水分散液５００ｍｌに一滴ずつ添加し、反応生成物を３回遠心分離して洗浄し、遠心分離生成物を７２時間凍結乾燥させた。
（３）ステップ（２）で得られた生成物を、密封されたステンレス鋼容器に入れ、密封されたステンレス鋼容器を連続真空排気した後、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１０００℃まで加熱し、３ｈ温度保持し、次に水素ガス４．５ＭＰａを注入し、２ｈ温度保持し、最後に室温まで炉中冷却し、生成物をＴｉ－ＭＸ３として記した。
（４）３０ｍｇのＴｉ－ＭＸ３、濃度０．５Ｍのジブチルマグネシウムヘプタン溶液３．５ｍｌ、及びシクロヘキサン４０ｍｌをポリテトラフルオロエチレン内釜のステンレス鋼高圧反応釜に添加し、探査式超音波分散を２ｈ行い、超音波電力は２００Ｗであった。
（５）ステンレス鋼高圧反応釜に水素を６ＭＰａまで注入し、２２０℃まで加熱し、撹拌条件下で、１２ｈ反応させ、最後に遠心分離して乾燥させ、水素化マグネシウム積載率が６０ｗｔ％の、二次元遷移金属炭化物によりナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ３を得た。
【0043】
本実施例で製造された二次元遷移金属炭化物により、ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ３の透過型電子顕微鏡図は図９に示すとおりであり、図９から、二次元遷移金属炭化物ナノシートに、折り畳みがあり、６０ＭｇＨ２＠Ｔｉ－ＭＸ３におけるナノ水素化マグネシウムは二次元遷移金属炭化物の表面に均一に分布し、平均粒径が約１７ｎｍであることが分かった。
【0044】
以上は、本発明の好ましい具体的な実施例を詳しく説明した。当業者は、創造的な作業なしに、本発明の構想に従って多くの修正および変更を行うことができることを理解されたい。したがって、当業者が本発明の構想に従って、従来技術に基づいた論理分析、推論、または限られた実験を通じて得られた技術手段はすべて、特許請求の範囲によって決定された保護範囲内にあるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、次に洗浄、乾燥を行うステップ（１）と、ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項2】
前記ステップ（１）における前記二次元遷移金属炭化物はＴｉ３Ｃ２Ｔｘ、Ｔｉ２ＣＴｘ、Ｖ２ＣＴｘ、Ｍｏ３Ｃ２Ｔｘ、Ｎｂ２ＣＴｘ、Ｎｂ４Ｃ３Ｔｘ、Ｔａ２ＣＴｘ及びＶ４Ｃ３Ｔｘのうちの任意の１種であることを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項3】
前記陽イオン性界面活性剤は窒素含有有機アミン誘導体であることを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項4】
前記窒素含有有機アミン誘導体は臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項３に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項5】
前記ステップ（１）において、前記陽イオン性界面活性剤をまず脱イオン水に溶解し、次に撹拌条件下で、前記二次元遷移金属炭化物の水分散液に添加することを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項6】
前記ステップ（２）中の昇温速度は５～１０℃／ｍｉｎであり、又は、
前記ステップ（３）における前記有機溶媒は、シクロヘキサン、ヘキサン及びヘプタンのうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする請求項１に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項7】
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、二次元遷移金属炭化物の水分散液に酸性化されたメラミンを添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、次に洗浄して、乾燥するステップ（１）と、ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の方法で製造されたナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料であって、前記ナノ水素化マグネシウムは、二次元遷移金属炭化物の表面に担持され、前記二次元遷移金属炭化物のナノシートに、折り畳みがあることを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料。
【請求項9】
前記複合材料における前記水素化マグネシウムの質量分率は２０～７５％であることを特徴とする請求項８に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料。
【請求項10】
水素貯蔵における請求項８に記載のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の応用。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0044】
以上は、本発明の好ましい具体的な実施例を詳しく説明した。当業者は、創造的な作業なしに、本発明の構想に従って多くの修正および変更を行うことができることを理解されたい。したがって、当業者が本発明の構想に従って、従来技術に基づいた論理分析、推論、または限られた実験を通じて得られた技術手段はすべて、特許請求の範囲によって決定された保護範囲内にあるべきである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、次に洗浄、乾燥を行うステップ（１）と、ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［２］
前記ステップ（１）における前記二次元遷移金属炭化物はＴｉ ３ Ｃ ２ Ｔ ｘ 、Ｔｉ ２ ＣＴ ｘ 、Ｖ ２ ＣＴ ｘ 、Ｍｏ ３ Ｃ ２ Ｔ ｘ 、Ｎｂ ２ ＣＴ ｘ 、Ｎｂ ４ Ｃ ３ Ｔ ｘ 、Ｔａ ２ ＣＴ ｘ 及びＶ ４ Ｃ ３ Ｔ ｘ のうちの任意の１種であることを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［３］
前記陽イオン性界面活性剤は窒素含有有機アミン誘導体であることを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［４］
前記窒素含有有機アミン誘導体は臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムであることを特徴とする［３］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［５］
前記ステップ（１）において、前記陽イオン性界面活性剤をまず脱イオン水に溶解し、次に撹拌条件下で、前記二次元遷移金属炭化物の水分散液に添加することを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［６］
前記ステップ（２）中の昇温速度は５～１０℃／ｍｉｎであることを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［７］
前記ステップ（３）における前記有機溶媒は、シクロヘキサン、ヘキサン及びヘプタンのうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［８］
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、二次元遷移金属炭化物の水分散液に酸性化されたメラミンを添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、次に洗浄して、乾燥するステップ（１）と、ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［９］
［１］～［８］のいずれか一つに記載の方法で製造されたナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料であって、前記ナノ水素化マグネシウムは、二次元遷移金属炭化物の表面に担持され、前記二次元遷移金属炭化物のナノシートに、折り畳みがあることを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料。
［１０］
前記複合材料における前記水素化マグネシウムの質量分率は２０～７５％であることを特徴とする［９］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料。
［１１］
水素貯蔵における［９］又は［１０］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の応用。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、二次元遷移金属炭化物の水分散液に陽イオン性界面活性剤を添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、次に洗浄、乾燥を行うステップ（１）と、ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［２］
前記ステップ（１）における前記二次元遷移金属炭化物はＴｉ ３ Ｃ ２ Ｔ ｘ 、Ｔｉ ２ ＣＴ ｘ 、Ｖ ２ ＣＴ ｘ 、Ｍｏ ３ Ｃ ２ Ｔ ｘ 、Ｎｂ ２ ＣＴ ｘ 、Ｎｂ ４ Ｃ ３ Ｔ ｘ 、Ｔａ ２ ＣＴ ｘ 及びＶ ４ Ｃ ３ Ｔ ｘ のうちの任意の１種であることを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［３］
前記陽イオン性界面活性剤は窒素含有有機アミン誘導体であることを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［４］
前記窒素含有有機アミン誘導体は臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムであることを特徴とする［３］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［５］
前記ステップ（１）において、前記陽イオン性界面活性剤をまず脱イオン水に溶解し、次に撹拌条件下で、前記二次元遷移金属炭化物の水分散液に添加することを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［６］
前記ステップ（２）中の昇温速度は５～１０℃／ｍｉｎであることを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［７］
前記ステップ（３）における前記有機溶媒は、シクロヘキサン、ヘキサン及びヘプタンのうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする［１］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［８］
ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法であって、二次元遷移金属炭化物の水分散液に酸性化されたメラミンを添加して、二次元遷移金属炭化物ナノシートを折り畳ませ、次に洗浄して、乾燥するステップ（１）と、ステップ（１）で得られた生成物を、密封容器に入れ、前記密封容器を、真空まで排気した後、６００～１０００℃まで昇温し、２～５ｈ温度保持し、次に前記密封容器に、１～１０ＭＰａの水素ガスを注入して、２～５ｈ温度保持するステップ（２）と、ステップ（２）で得られた生成物及びジブチルマグネシウムを、有機溶媒に添加して、混合物を得て、前記混合物を超音波分散し、次に水素圧力３～６ＭＰａ、温度１８０～２２０℃の条件下で、１２～４８ｈ撹拌して加熱し、遠心分離して乾燥させた後、前記ナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料を得るステップ（３）と、を含むことを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の製造方法。
［９］
［１］～［８］のいずれか一つに記載の方法で製造されたナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料であって、前記ナノ水素化マグネシウムは、二次元遷移金属炭化物の表面に担持され、前記二次元遷移金属炭化物のナノシートに、折り畳みがあることを特徴とするナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料。
［１０］
前記複合材料における前記水素化マグネシウムの質量分率は２０～７５％であることを特徴とする［９］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料。
［１１］
水素貯蔵における［９］又は［１０］のナノ水素化マグネシウムを担持する複合材料の応用。
【国際調査報告】