Summary
여기에서는 수소 생산을 위해 Co- 및 N- 도펀트와 함께 탄소 나노 튜브에 담지된 Co 나노 입자를 합성하는 프로토콜을 제시합니다.
Abstract
원자적으로 분산된 코발트 및 질소 도펀트를 갖는 탄소 나노튜브 상에 지지된 나노구조 촉매의 용이한 합성을 위한 방법이 본원에 제시된다. 새로운 전략은 800 ° C의 Ar 분위기에서 코발트 (II) 아세틸 아세토 네이트 및 질소가 풍부한 유기 전구체의 손쉬운 1 냄비 열분해 처리를 기반으로하여 지렁이와 같은 형태를 가진 Co- 및 N- 공동 도핑 된 탄소 나노 튜브를 형성합니다. 수득된 촉매는 라만 분광법에 의해 확인된 바와 같이 높은 밀도의 결함 부위를 갖는 것으로 밝혀졌다. 여기서, 코발트 (II) 나노 입자는 원자 적으로 분산 된 코발트 및 질소 도핑 된 탄소 나노 튜브 상에 안정화되었다. 촉매는 암모니아 보란의 촉매 가수 분해에 효과적인 것으로 확인되었으며, 턴오버 빈도는 5.87 mol H 2·mol Co-1·min-1이었고 특정 수소 발생률은 2447 mL H2·g Co-1·min-1로 측정되었습니다. Co 나노 입자와 도핑 된 탄소 나노 튜브 사이의 상승 기능은 온화한 조건 하에서 암모니아 보란 반응의 촉매 가수 분해에서 처음으로 제안되었다. 높은 에너지 밀도와 최소한의 급유 시간으로 인한 수소 생산은 운송 및 물류의 도로 트럭 및 지게차와 같은 이동식 및 고정식 응용 분야의 에너지 원으로 향후 개발에 적합 할 수 있습니다.
Introduction
재생 에너지 생산을 위한 저비용 고효율 촉매 개발은 에너지 위기를 완화하기 위한 가장 중요하고 어려운 문제 중 하나입니다. 그러나 촉매의 수명을 연장하기 위해 신뢰할 수있는 성능, 높은 생산 비용 및 오랜 안정성을 갖춘 대규모 생산 방법과 같은 몇 가지 우려로 인해 실제 적용과는 거리가 멀다. 운송 및 물류와 같은 산업 분야에서는 효율적인 운영을 달성하기 위해 긴 작동 시간, 고출력 에너지 공급 및 최소한의 연료 보급 시간으로 차량 및 장비의 에너지 생산이 필요합니다 1,2,3. 따라서 위의 기술적 과제를 해결하기 위해 효과적인 전략이 광범위하게 활용되었습니다. 예를 들어, 금속 활성점 및 촉매 지지체의 전자 구조를 조절하고, 금속 나노 촉매의 특정 아키텍처를 설계하고, 금속 조성을 미세 조정하고, 고정 된 지지체의 작용기 변형, 및 고유 활성 부위의 수를 증가시키기 위해 형태를 변화시킨다. 지난 수십 년 동안 나노 입자 (NP)는 다양한 이종 촉매 분야를 지배했으며 NP의 크기를 변화시킴으로써 촉매 활성을 효과적으로 조정할 수 있습니다. 최근까지만 해도 고도로 분산된 단일 원자 촉매(SAC)는 고유한 전자 구조와 배위 환경으로 인해 많은 촉매 반응에 대해 우수한 특성을 갖는 것으로 나타났습니다. 특히, SAC는 이미 전기 화학 반응 (HER, ORR, OER) 및 전기 화학 에너지 시스템 (예 : 슈퍼 커패시터, 충전식 배터리)과 같은 에너지 변환에서 우수한 성능을 입증했습니다 4,5,6. NP와 SAC는 모두 촉매 응용 분야에서 각각의 장점과 한계가 있지만 촉매 반응성을 높이기 위해 NP와 SAC가 모두 필요한 반응이 존재합니다. 예를 들어, Ni- 및 N- 공동 도핑 된 탄소 나노 튜브 상부 구조상에지지 된 Ru NP는 아세트산7의 고 촉매 습식 공기 산화를 촉진 할 수있다. 이 시너지 효과는 실온8에서 고도로 선택적인 케톤 및 알데히드 수소화를위한 Pd1 + NP / TiO2 촉매에 의해서도 입증되었습니다. 상승 작용 NP 및 SACs 촉매 작용 분야를 가속화하고 촉매 응용 분야에 대해 더 많이 탐구하기 위해서는 촉매 합성의 손쉬운 방법이 매우 바람직하며 SACs9의 응집 경향이 높기 때문에 원자 적으로 분산 된 활성 부위의 높은 로딩을 도입하는 것이 과제로 남아 있습니다.
니트로 아렌 (10)의 수소화 반응, 산소 환원 반응 및 수소 발생 반응 (11, 12), 리튬-산소 배터리(13)에서의 응용을위한 SAC를 합성하기 위해 여러 가지 방법이 이용되었다. 가장 일반적인 전략은 상향식 접근법으로, 금속 전구체가 해당 지지체의 결함에 흡수, 감소 및 고정화되었습니다. 단핵 금속 착물은 또한 먼저 지지체의 작용기에 부착 된 다음 유기 리간드를 제거하여 촉매 공정을위한 활성 금속 부위를 생성 할 수 있습니다. 원자층 증착(ALD)은 아마도 반응물의 반복 노출로 기판에 박막 층을 증착함으로써 상향식 제조에 가장 자주 사용되는 절차일 것입니다. 촉매 크기를 정밀하게 제어 할 수 있고 반응성을 크게 향상시킬 수 있었지만14, 기판의 순도는 다소 까다 롭고 금속 로딩이 상대적으로 낮아 실제 적용을위한 높은 생산 비용이 발생했습니다. 표면 대전 효과를 통해 금속 나노 입자를 금속 산화물 및 질화물과 같은 지지체 표면에 고정화하기 위해 직접 함침, 공침 및 증착-침전과 같은 다양한 방법이 사용되었습니다. 그러나, 증가하는 금속 로딩은 일반적으로 금속 원자 또는 나노 입자의 상당한 응집 및 클러스터 형성을 유도한다. 따라서, 보통, 매우 희석된 금속 용액이 요구되고, 따라서 촉매(15)의 낮은 SACs 로딩을 유도한다. 페난 트롤린과 같은 아민 리간드는 포름산의 선택적 탈수 소화를위한 고 활성 Co-Nx 활성 부위를 갖는 원자 분산 금속 촉매를 제조하기 위해 금속 전구체로 열분해되는 데 사용되었습니다. 그러나, 금속 로딩은 아민 전구체16에서 이용가능한 N 원자의 제한된 수로 인해 상대적으로 낮았다(2-3 wt%).
지난 수십 년 동안 수소는 전자의 제로 배출의 이점으로 인해 석탄, 천연 가스 및 가솔린과 같은 화석 연료 또는 탄화수소를 대체 할 수있는 잠재적 인 대안으로 간주되었습니다. 지금까지 상업용 수소의 약 94 %는 여전히 화석 연료의 개질 공정에서 생산되며,이 과정에서 많은 온실 가스를 방출합니다.17. 따라서 물 전기분해와 같은 신재생 자원으로부터 수소를 생산하는 것은 화석자원의 고갈과 심각한 탄소 배출의 문제를 해결하는 방법이다. 그러나 낮은 수소 생산 효율은 더 넓은 응용 분야를 방해했습니다. 따라서 물 분해에 대한 이러한 운동 에너지 장벽을 극복하기 위해 지난 10 년 동안 수많은 효율적인 전기 촉매가 발견되었습니다.18. 또 다른 문제는 주변 조건에서 수소 가스의 가스 및 폭발성 특성으로 인한 저장 문제입니다. 압축과 같은 물리적 저장 방법은 수소를 700-800bar까지 압축해야 하며 액화에 의한 극저온 저장에는 -253°C에서 저온이 필요합니다.19. 상용화 된 수소 연료 전지 구동 차량이 성공적으로 입증되었지만 소형 장치 및 미니 연료 전지와 같은 더 넓은 응용 분야에서 기술이 사용된다면 저장 문제는 아직 해결되지 않았습니다. 따라서 화학적 H 물질을 사용하는 저장 방법은 수소 에너지 연구에서 뜨거운 초점 중 하나였습니다. 화학 H 저장 물질의 몇 가지 예는 암모니아 보란 (AB)20, 포름산 (FA)21, 암모니아 가스22, 알라산 나트륨23, 및 마그네슘 하이드라이드24. 이 중 AB는 저분자량(30.7g·mol-1), 높은 중량 및 체적 밀도 (196 gH2·kg-1 및 146 gH2· L-1, 각각). 게다가, 그것은 공기와 습기에 안정한 화합물, 무독성, 물에 잘 녹습니다. 다양한 담지 물질 상의 금속 나노입자는 백금-(Pt-), 팔라듐-(Pd-), 루테늄-(Ru-), 코발트-(Co-) 및 니켈-(Ni-)계 촉매와 같은 AB로부터 수소의 3당량을 방출하기 위해 널리 사용되어 왔다. 탄소 재료에 지지된 공동 기반 불균일 촉매는 특히 저렴한 비용, 높은 풍부함 및 회수 용이성으로 인해 많은 관심을 받고 있습니다. 분지형 폴리에틸렌이민으로 장식된 그래핀 옥사이드에 지지된 Co NP와 같은 몇 가지 합성 전략이 보고되었습니다.25. 표면적이 큰 3D 구조는 2-3nm 크기 범위에서 유지되는 Co NP의 안정화를 보장하고 NP의 응집을 방지합니다. 또 다른 전략은 N- 도핑 된 탄소 재료를 사용하여 작은 크기의 Co NP를 지원하는 것입니다. 공동 (살렌) 사용26 및 공동 MOF27 (금속 유기 프레임워크) 전구체로서, N이 도핑된 다공성 탄소 재료 상에 담지된 9.0 nm 및 3.5 nm의 CoNPs가 각각 제조되었다. AB 가수 분해에 대한 안정성이 높고 반응성은 10 회 반응 실행 후 초기 활성의 95 % 이상을 유지할 수 있습니다. 최근에, 중공 마이크로 / 나노 구조를 갖는 촉매가 AB 가수 분해를 위해 이용되었다. 이러한 재료는 일반적으로 열수 방법으로 제조되며 리튬 이온 배터리, 슈퍼 커패시터, 화학 센서 및 이종 촉매 연구에 널리 사용되었습니다. 따라서 AB 가수 분해를 향한 구리-코발트 시너지 효과는 중공 CuMoO에 의해 입증되었습니다.4-코모428, 104.7분의 높은 TOF를 제공합니다.1. 다른 고도로 구조적 의존적인 예로는 코어 쉘 CuO-NiO/Co가 있습니다.3O429, 공동xᄏᄏ��1−x공동2O4@Coyᄏᄏ��1−y공동2O4 노른자 껍질 유형30, 및 Ni0.4ᄏᄏ��0.6공동2O4 나노어레이31 또한 AB 가수 분해에 대해 활성인 것으로 밝혀졌습니다. MXenes 및 층상 이중 수산화물 (LDH)과 같은 헤테로 구조화 된 촉매로 알려진 또 다른 유형의 신흥 물질은 전기 촉매 및 광촉매 반응에 점점 더 많이 이용되고 있습니다.32,33,34,35. NiFe 층상 이중 수산화물과 같은 이러한 물질36,37 및 N- 도핑 된 탄소-코발트 붕화물 헤테로 계면을 갖는 CoB-N 물질38 특히 산소 발생 및 환원 반응에 활성입니다. 원칙적으로 암모니아 붕소와 같은 수소 저장 물질로부터의 수소 발생 반응에 추가로 활용 될 수 있습니다.39. 촉매와 기질 사이의 상호 작용을 최대화하는 것도 AB 가수 분해를위한 또 다른 전략입니다. Chiang et al. 그래 핀 옥사이드의 표면 산화물 그룹을 활용하여 AB와 함께 시작된 복합 종을 형성했습니다.40, 따라서 Ni0.8증권 시세 표시기0.2/GO 및 rGO는 AB 가수분해에 대한 우수한 반응성을 입증하였다. Co 및 Ni 바이메탈 촉매에 대한 지지체로 α-MoC를 사용하면 물 분자의 활성화를 지원하고 상용 Pt / C 촉매보다 4 배 높은 AB 가수 분해에 대한 높은 TOF를 달성했습니다.41.
디시안디아미드 및 관련C3N4물질의 높은 N 함량을 이용하여, 고도로 분산된 Co- 및 N-도핑된 탄소 나노튜브 상에 지지된 코발트 NP의 용이한 합성을 달성하기 위한 프로토콜이 본원에 제시된다. C3N4 물질의 열분해 동안 형성된 원자 분산 Co로부터 Co NP의 점진적인 현장 형성은 1) Co NP 및 Co 도펀트가 고도로 분산되도록하고; 2) Co NP는 도핑 된 탄소 지지체에 강하게 고정 될 수 있고 3) Co NPs 크기는 열분해의 온도 및 시간에 의해 조심스럽게 제어 될 수있다. 강하게 고정 된 Co NP와 물 분자의 흡착 에너지를 낮추는 Co 도펀트의 능력의 결과로서 제조 된 Co / Co-N-CNT는 수소 생산을위한 AB의 가수 분해에 대해 우수한 안정성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 촉매의 합성 프로토콜과 수소 생산 측정에 대한 세부 사항이이 보고서의 초점이 될 것입니다.
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Protocol
주의 : 독자는 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)에서 적절한 화학 물질 취급을 위해이 백서에 설명 된 화학 물질의 특성과 독성을주의 깊게 확인하는 것이 좋습니다. 사용 된 화학 물질 중 일부는 건강에 해롭기 때문에 특별한주의를 기울여야합니다. 나노 물질이 인체 건강에 미치는 영향은 알려져 있지 않으며 안전 및 건강 위험을 초래할 수 있습니다. 흡입 및 피부를 통한 접촉은 피해야합니다. 촉매 합성 중 폐가스를 흄 후드로 방출하고 수소 가스를 적절하게 배출하여 촉매 성능을 평가하는 등 안전 예방 조치도 취해야 합니다. 개인 보호 장비는 항상 착용하는 것이 좋습니다. 수소는 공기 중 4%-74%의 매우 넓은 가연성 범위를 가진 폭발 가능성이 있는 가스입니다. 수소 가스가 대기로 적절하게 배출되도록 주의해야 합니다.
1. 멜렘-C3N4물질의 합성
- 280 g의 디시안디아미드(밀도 = 1.4 g·cm-3)를 800 mL 비커에 넣습니다.
- 위의 고체가 담긴 비커를 머플로에 넣고 5°C·min-1의 램프로 실온에서 350°C까지 천천히 온도를 올립니다.
- 온도를 350 ° C에서 2 시간 동안 유지하고 자연 냉각으로 퍼니스를 식히십시오.
- 얻어진 백색 고체를 미분체로 분쇄하여 멜렘 형태의C3N4물질(DCD-350)로 한다.
참고: 수율은 175g입니다.
2. 상이한 온도에서 멜렘-C3N4및 Co(acac)2 혼합물을 어닐링
- 10.0g의 멜렘 -C 3 N 4 와 0.218g의 Co (acac) 2 [Co : melem-C3N4 = 1 : 200 (중량비)]를 혼합합니다. 균일 한 색상이 관찰 될 때까지 두 고체를 분쇄하고 혼합합니다.
- 구연산 용액 6mL를 추가합니다 (물 : 에탄올 = 1 : 1, 구연산 = 10g · L-1) 상기 물질을 균질하게 혼합하고 추가로 분쇄한다.
- 재료를 60 ° C의 오븐에서 6 시간 동안 건조시킵니다.
- 재료를 사각형 모양의 도가니에 넣은 다음 관형 용광로에 넣으십시오.
- 실온에서 800 °C까지 2.6 °C · min-1의 가열 속도로 재료를 가열하고 100 mL · min-1의 Ar 흐름에서 2 시간 동안 유지하십시오.
- 자연 냉각으로 퍼니스를 천천히 식히십시오.
- 촉매 샘플에 무게를 둡니다. 여기서, 수율은 0.65 g이었다.
3. 암모니아 보란 가수 분해로부터 수소 방출 측정
- 물이 채워진 역 실린더 시스템을 설정합니다(보충 그림 1).
- 0.1 MH2SO4세척액을 설정합니다.
- Schlenk 플라스크를 세척액과 물이 채워진 거꾸로 된 실린더와 연결합니다.
- 수조 온도를 40 °C로 설정하십시오.
- 0.04g의 촉매를 슐렝크 플라스크에 넣습니다.
- 물 0.948mL에 암모니아 보란 0.04g(농도=0.04g·mL-1)을 사용하여 암모니아 보란 용액을 물에 준비합니다.
- 1mL의 NH3BH3 용액(40mg·mL-1)을 반응기에 주입하여 가수분해 반응을 개시한다.
- 반응이 진행됨에 따라 수위가 떨어지는 것을 모니터링하십시오. 지정된 시간(예: 각 5초 간격)에 생산량을 주의 깊게 기록합니다.
- H2 생산량 대 시간 (분)의 그래프를 플로팅합니다.
4. 운동 연구
- 활성화 에너지의 결정
- 수조 온도를 40 °C로 설정하십시오.
- 0.04g의 촉매와 10mL의 물을 Schlenk 플라스크에 넣고 수조에 담그십시오. 초음파 수조에서 40kHz에서 6 분 동안 용액을 초음파 처리합니다.
- 1mL의 NH3BH3 용액(40mg·mL-1)을 반응기에 주입하여 가수분해 반응을 개시한다.
- 수소 방출 완료 시간을 기록하십시오.
- 수조 온도를 35°C로 설정하는 4.1.1-4.1.4단계를 반복합니다.
- 위의 실험을 각각 30°C 및 25°C에서 반복한다.
- 다음 방정식을 사용하여 그래프에 특정 속도 상수 대 시간을 플로팅합니다. ln k 및 1/T의 플롯은 직선을 생성해야 합니다.
여기서ko는 비속도 상수 (mol H 2 · g Co-1·min-1), R은 이상 기체 상수 (8.314 kJ·mol-1), T는 반응 온도 (K), A는 사전 지수 계수 (mol H 2 g Co-1·min-1)입니다.
- 회전율 빈도 및 특정 수소 발생률 결정
- 다음 방정식에 따라 회전율 빈도를 계산하십시오.
여기서nH2 는 생성 된 수소의 몰이고, Δt는 완전한 수소 방출에 필요한 시간이며, nm 은 촉매 내 금속의 몰량입니다. - 다음 방정식42,43에 따라 특정 수소 발생률을 계산합니다.
여기서,ΔVH2 는 생성된 수소의 부피이고, t는 개시 및 안정화 단계에 필요한 시간(예를 들어, 40mg 암모니아 보란에 대해 70mL의 수소가 생성되는 시간, 80mg 암모니아 보란에 대해 140mL의 수소가 생성되는 시간)이고,ωM 은 촉매 내의 금속 질량이다.
- 다음 방정식에 따라 회전율 빈도를 계산하십시오.
- [암모니아 보란]과 반응 속도의 관계 결정
- 수조 온도를 40 °C로 설정하십시오.
- 40mg의 촉매와 10mL의 물을 Schlenk 플라스크에 넣고 수조에 담그십시오. 초음파 수조에서 40kHz에서 6 분 동안 용액을 초음파 처리합니다.
- 1mL의 NH3BH3 용액(40mg·mL-1)을 반응기에 주입하여 가수분해 반응을 개시한다.
- 수소 방출 완료 시간을 기록하십시오.
- 반응기에 2 mL의 NH3BH3 용액(즉, 2 mL 당80 mg)을 주입하여 4.3.3 단계를 반복하여 가수분해 반응을 개시한다.
- 수소 방출 완료 시간을 기록하기 위해 각각 0.5mL 및 0.25mL의 NH3BH3 용액(40mg/mL)으로 4.3.1-4.3.4단계를 반복합니다.
- 하기 수학식44에 따라 반응 속도를 계산한다:
여기서 ΔmlH2 는 생성 된 수소의 부피이고, Δt는 70mL의 수소 방출에 필요한 시간입니다. - ln 비율 대 ln[암모니아 보란]을 플로팅하고 그래프의 기울기를 결정합니다.
- [촉매]와 생산 속도 간의 관계 결정
- 수조 온도를 40 °C로 설정하십시오.
- 40mg의 촉매와 10mL의 물을 Schlenk 플라스크에 넣고 수조에 담그십시오. 초음파 수조에서 40kHz에서 6 분 동안 용액을 초음파 처리합니다.
- 1mL의 NH3BH3 용액(40mg·mL-1)을 반응기에 주입하여 가수분해 반응을 개시한다.
- 수소 방출 완료 시간을 기록하십시오.
- 촉매의 양 (20 mg, 40 mg, 60 mg, 80 mg)을 변화시키는 단계 4.4.1-4.4.4를 반복하고 1 mL의NH3BH3용액 (즉, 40 mg · mL-1)을 반응기에 주입하여 가수 분해 반응을 시작한다.
- 상기 다양한 양의 촉매를 사용하기 위한 수소 방출의 완료 시간을 기록한다.
- 하기 수학식44에 따라 반응 속도를 계산한다:
여기서 ΔmlH2 는 생성 된 수소의 부피이고, Δt는 70mL의 수소 방출에 필요한 시간입니다. - ln 비율 대 ln[촉매]을 플로팅하고 그래프의 기울기를 결정합니다.
5. 사이클링 성능 테스트
- 수조 온도를 40 °C로 설정하십시오.
- 0.04g의 촉매와 10mL의 물을 Schlenk 플라스크에 넣고 수조에 담그십시오. 초음파 수조에서 40kHz에서 6 분 동안 용액을 초음파 처리합니다.
- 1mL의 NH3BH3 용액(40mg·mL-1)을 반응기에 주입하여 가수분해 반응을 개시한다.
- 수소 방출 완료 시간을 기록하십시오.
- 촉매를 여과하고, 물(5 mL)로 3회 세척한 다음, 촉매를 오븐(60°C)에서 3시간 동안 건조시켰다.
- 촉매를 물 10mL에 넣고 초음파 수조에서 40kHz로 용액을 초음파 처리합니다.
- 5.1.3-5.1.5단계를 10번 반복합니다.
- 수소 생산량, TOF 및 특정 생성 속도 대 사이클을 각각 플로팅합니다.
6. 순수 금속 SA CNT를 얻기 위한 금속 NP의 침출 실험
- 오일 배스 온도를 80 °C로 설정합니다.
- 0.15 g의 촉매 및 50 mL의 0.5 MH2SO4를 슐렌크 플라스크에 넣고 오일 배스에 침지시킨다.
- 반응물을 2 시간 동안 저어줍니다.
- Buchner 깔때기를 사용하여 고체를 여과하고 탈이온수(각각 10mL에 3배)로 고체를 세척합니다. 침출수를 250mL 부피 플라스크에서 250mL로 더 희석합니다.
- 금속 나노입자 침출된 고형물(공동 도핑된 CNT만을 함유함)을 수집하고 오븐에서 60°C에서 건조시킨다.
7. 유도 결합 플라즈마 광 방출 분광법 (ICP-OES)을 사용한 금속 함량 측정
- 총 코발트 금속 함량 측정
- 섹션 2에서 약 0.02g의 준비된 촉매를 폴리테트라플루오로에틸렌 라이닝의 스테인리스 스틸 오토클레이브에 50mL의 2M 산 용액(HCl:HNO3 = 3:1 몰비)45,46에 넣습니다.
- 폴리테트라플루오로에틸렌 라이닝 용기를 스테인리스 스틸 폭탄에 넣고 캡을 고정합니다.
- 폭탄을 오븐에 넣고 온도를 180°C로 설정한 다음 폭탄을 12시간 동안 가열합니다.
- 폭탄을 제거하고 내용물을 비우십시오. 고체를 여과하고 250mL 부피 플라스크에서 200mL의 탈이온수로 용질을 희석합니다.
참고: 희석의 목적은 금속 표준 농도 범위, 즉 0-40ppm에 맞는 ICP 샘플의 농도를 조정하는 것입니다. - 용액의 ICP-OES 테스트를 실행하고 Co의 총량을 wt% 단위로 계산합니다.
- CNT 상의 코발트 원자 함량 측정
- 단계 6.5에서 제조된 촉매 약 0.02g을 폴리테트라플루오로에틸렌이 늘어선 스테인리스강 오토클레이브에 50mL의 2M 산 용액(HCl:HNO3 = 3:1 몰비)45,46에 넣습니다.
- 폴리테트라플루오로에틸렌 라이닝 용기를 스테인리스 스틸 폭탄에 넣고 캡을 고정합니다.
- 폭탄을 오븐에 넣고 온도를 180°C로 설정한 다음 폭탄을 12시간 동안 가열합니다.
- 폭탄을 제거하고 내용물을 비우십시오. 고체를 여과하고 250mL 부피 플라스크에서 200mL의 탈이온수로 용질을 희석합니다.
참고: 희석의 목적은 금속 표준 농도 범위, 즉 0-40ppm에 맞는 ICP 샘플의 농도를 조정하는 것입니다. - 용액의 ICP-OES 테스트를 실행하고 Co 원자 함량의 양을 wt% 단위로 계산합니다.
- 코발트 나노 입자 (NP) 함량의 결정
- 7.1.5와 7.2.5의 금속 함량의 차이는 Co NP의 wt %입니다.
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Representative Results
코발트 NP의 결정도 및 크기를 결정하기 위해 X선 회절 패턴(XRD)이 얻어졌다. 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 코발트의 입방상의 (111), (200) 및 (220) 평면(각각 44.2°, 51.5°, 및 75.8°의 2θ에서)에 해당하는 회절 피크는 JCPDS(분말 회절 표준을 위한 공동 위원회) 전력 회절 파일(카드 # 15-0806)47과 일치하여 존재하였다. 흑연 탄소(N-CNTs)에 대응하는 약 26°의 2θ에서의 넓은 피크는 JCPDS 카드 #75-1621에 인덱싱될 수 있다. 강하고 날카로운 회절 피크는 잘 정의 된 결정 구조를 나타냅니다.
그림 1: 0.5 wt% Co/CoN x-CNT 지지의 XRD 패턴. 검은색 사각형 기호는 Co의 결정면을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
구조적 결함 및 변형은 그림 2에 표시된 것처럼 Raman 스펙트럼에서 설명할 수 있습니다. sp3- 하이브리드 화 된 탄소 진동의 구조적 변형에 기인 한 D 밴드는 1338 cm-1에서 피크에 할당 될 수 있습니다. G 밴드는,sp2-혼성화된 탄소 도메인에 의해 육각형 격자에서 1차 산란의E2g 산란 진동 모드로 인해, 1585 cm-1에서 피크에 할당될 수 있다. ID/IG의 비율은 1.13으로 결정되었으며, 이는 샘플에 높은 수준의 결함 밀도가 있음을 나타낸다. 결함은 제조된 촉매(48,49)의 탄소 구조 내에 앵커링된 Co 및 N 도펀트에 의해 야기될 수 있다. 또한 475.4cm-1, 519.3cm-1 및 674.0cm-1에서 3 개의 피크가 검출되었으며 이는 질화 코발트 상50에 할당 될 수 있습니다. 이는 CoNPs의 부분적인 질화가 약 700°C에서g-C3N4분해로부터 NH3(g) 형성 동안 발생했음을 나타낸다(49). AB 가수분해 반응 후 스펙트럼의 외관에 관찰 가능한 변화가 없었으며, 이는 제조된 촉매의 높은 안정성을 시사합니다.
그림 2: 0.5 wt% Co/CoN x-CNT 지원의 라만 스펙트럼. ID/IG는 각각 D 밴드와 G 밴드의 피크 높이의 비율을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3A에 표시된 바와 같이, XPS 조사 스펙트럼의 궤도 피크는 N, C 및 Co 요소의 존재를 의미한다. 각 원소의 화학 분석을위한 고해상도 전자 분광법 (ESCA)은 원소의 화학적 상태를 추가로 나타냅니다. 3개의 특성 피크, 즉 금속 Co, Co-N 및 Co2+는 도 3B에서와 같이Co2p3/2 XPS 프로파일의 공간 분해능에 의해 도시된다. 금속 Co,Co2+ (아마도 Co 나노 입자의 부분 표면 산화로 인해)및 Co-NX에 상응하는 피크는 각각 778.2 eV, 779.8 eV 및 781.1 eV에 위치하는 반면, Co 2p1 / 2 XPS는 795.8 eV에 위치한 Co2 +의 존재를 나타 냈습니다. 그림 3C에서 N1s 고해상도 프로파일의 디콘볼루션은 397.8eV, 398.9eV, 400.6eV 및 402.9eV를 중심으로 한 4개의 피크가 각각 C-N-C, Co-n, c-n-h 및 흑연 N에 해당한다는 것을 보여주었습니다. 397.8eV에서 상대적으로 강한 피크는 금속 코발트와 질소 원자49,51의 강한 상호 작용의 존재에 기인 할 수 있으며, 이는 코발트 나노 입자 또는 / 및 코발트 도펀트 일 수 있습니다. 그림 3D에서 볼 수 있듯이 C1의 ESCA 스펙트럼은 세 개의 주요 피크로 분해 될 수 있으며, 이는 탄소 나노 튜브 구조를 형성하는 동안 탄소 원자의 다른 혼성화를 나타냅니다. 약 285eV, 286eV 및 290eV를 중심으로 한 피크는 각각 C-C sp3, C-C sp2 및 C=N에 기인할 수 있습니다.
그림 3: 0.5 wt% Co/CoNx-CNT 지원의 일반적인 XPS 스펙트럼. (A) XPS 조사, (B) Co2p, (C) N1s 및 (D) C1s. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Co/Co-N-CNT 지지체의 비표면적 및 기공 크기 분포는 액체 질소 온도(77K)에서 질소 흡착-탈착 등온선으로부터 측정하였다. 도 4A에 도시된 바와 같이, 흡착-탈착 등온선은 IUPAC 명명법에 따라 유형 IV의 명확한 히스테리시스 모습을 보여주었으며, 비표면적S BET는 42.02m2·g-1이었다. P/Po에서 직경 391.6nm 미만의 기공의 총 기공 부피는 0.25cm3·g-1입니다. 평균 공극 크기 분포는 도 4B에 도시된 바와 같이, 바렛-조이너-할렌다(BJH) 방법에 기초하여 3.6 nm로 결정되었다.
그림 4: 흡착-탈착 등온선 및 크기 분포. (A) 0.5 중량 % Co / CoNx-CNT 물질의 흡착 탈착 등온선. (B) Barrett-Joyner-Halenda (BJH) 방법으로부터 결정된 0.5 wt % Co / Co SACs-N-CNT의 크기 분포. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
800 °C에서 어닐링 된 Co / Co-N-CNT 샘플의 구조적 및 조성 특성화 결과는 그림 5에 나와 있습니다. 여기서, 컨볼루팅된 탄소나노섬유의 길이는 최대 5 μm였으며, 관형 나노구조체는 도 5A-B 및 도 6에서 명확하게 관찰할 수 있었다. 나노 섬유52,53의 촉매 성장으로 인한 Co 나노 입자는 N 도핑 된 나노 섬유의 끝 부분에 위치했다. 이는 도 5A-B의 TEM(JEM-2100Plus, JEOL) 이미지로부터 명확하게 알 수 있었고, EDS 맵핑 도 도 5C에 도시되었다. 이러한 Co 나노입자는 도 5D 및 도 5F에 도시된 바와 같이 흑연 탄소의 몇 층에 의해 랩핑되었다. 흑연 탄소 중간층의 d- 간격은 약 3.46 Å였으며, 이는 흑연 탄소의 (002) 격자 평면에 할당되었다. Co 나노 입자의 결정 구조는 도 5E에 밝혀진 바와 같이 영역 축으로부터 
선택된 영역 전자 회절 (SAED) 패턴을 특징으로했다. 격자 평면(111) 
및 
결정질 Co의 격자 평면을 그에 따라 인덱싱하였다. 카본나노파이버의 본체에는 도 5G와 도 5I에 도시된 바와 같이, 상이한 배향의 흑연계 탄소층이 부여되어 있다. 도 5H의 회절 고리는 흑연 탄소의 전형적인 평면 {002}, {101} 및 {110}을 확인하였다. 주사전자현미경으로 얻은 이미지는 도 6에 나타내었다.
그림 5: 투과 방출 현미경. (ᄀ, ᄂ) TEM 이미지 및 (C) Co/Co-N-CNT의 EDS 맵핑. (d) CNT의 팁에서 Co 나노 입자의 TEM 이미지 및 (E) SAED 패턴. (f) Co 나노입자를 감싸는 흑연화된 탄소층의 HRTEM 이미지. (g) CNT의 TEM 이미지, (H) SAED 패턴, 및 (I) HRTEM 이미지. 주황색 및 노란색 파선은 각각 (D)에서 (F)의 위치와 (G)의 (I)의 위치를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6: 주사 전자 현미경. 0.5 중량% Co/CoNx-CNT 지지체의 FE-SEM 이미지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
표 1에 나타낸 바와 같이, ICP-OES에 의해 결정된 총 금속 함량은 CNT 상에서 9.7 중량%의 CoNPs 및 15.4 중량%의 Co 도펀트와 함께 25.1 wt%인 것으로 나타났다. Co NP의 존재는 아마도 합성에 사용 된 금속 전구체 Co (acac)2의 높은 로딩 때문일 것입니다.
| 실제 ICP-OES 결과 | 총 Co (중량%) | Co 나노입자(중량%) | Co 단일 원자 (중량%) |
| 0.5 중량 % (공칭) 공동 / 공동 CNT | 25.1 | 9.7 | 15.4 |
표 1 : ICP-OES에 의해 결정된 총 금속 함량.
AB의 가수 분해에 대한 촉매의 촉매 성능은 그림 7에 주어졌다. 촉매는 먼저 활성화 과정을 거쳤는데, 아마도 Co SAs54로부터 HO-Co-N2 활성상의 점진적인 형성으로 인한 것일 것이다. 마지막으로, 활성화 과정이 안정화되었을 때, 반응은 3.8 분 만에 완료되어 이론치 (수소 3.0 당량)에 가까운 2.94 당량의 수소를 방출했다. 회전율 빈도 (TOF)는 5.87 mol H 2·mol Co-1·min-1로 결정되었고, 특정 수소 발생률은 2447 mL H2·g Co-1·min-1로 결정되었다.
반응의 속도 법칙을 이해하기 위해, 속도와 촉매 및 암모니아 보란의 양의 상관 관계를 각각 추정하였다. 도 8에 도시된 바와 같이, lnrate Vs. ln[AB] 및 ln[촉매]을 각각 플롯하였다. 비율은 암모니아 보란에 약간의 의존성을 보였고, 촉매의 반응 순서는 약 0.4였으며, 이는 암모니아 보란의 가수 분해에서 대부분의 다른보고 된 속도 법칙과는 상당히 달랐지 만 CoP 나노 입자에 의한 AB 가수 분해에 대해보고 된 것과 유사하며, 촉매55에 대한 AB의 더 긴 유도 시간으로 인해 0.6으로보고되었다. 따라서 비율 법칙은 속도 = k[촉매]1.3[AB]0.4로 결정됩니다. 활성화 에너지(Ea)는 도 9에 도시된 바와 같이 42.8 kJ·mol-1로 측정되었다.
준비된 촉매의 높은 안정성을 검증하기 위해, 사이클링 성능도 15 사이클 동안 테스트하였다. 암모니아 보란은 촉매와 지속적으로 반응하도록 허용되었고, AB 첨가의 10번째 시간까지, 도 10A-C에 도시된 바와 같이, 촉매 성능의 명백한 감소가 없었으며, 본 연구에 사용 된 합성 전략이 CNT 지지체에 나노 입자의 강한 고정을 달성 할 수 있음을 확인했다. CNT의 흑연 탄소로 둘러싸인 NP는 금속 NP가 응집되는 것을 효과적으로 방지 할 수 있습니다. 마지막으로, 최적 pH에서 CNT 상에 HO-Co-N2 복합체 종(54)의 형성은 가수분해 반응을 위해 CNT 상으로의 물 분자의 흡착 에너지를 효과적으로 낮췄다. 활성화 과정에서 더 많은 암모니아 보란이 첨가됨에 따라 반응 매질은 모든 Co 도펀트가 활성화되는 최적의 pH에 도달했습니다. 이는 7차 촉매 반응에서 비수소 발생률이 2447ml H 2·g Co-1 min-1에서 3500 ml H2·gCo-1·min-1 이상으로 점진적으로 증가한 것으로 입증되었습니다. XRD 결과는 (보충 그림 2) Co 나노 입자의 상태가 재활용 후에도 변하지 않는다는 것을 보여주었습니다. 자세한 메커니즘은 다음 섹션에서 설명합니다.
그림 7: AB 가수분해 중 0.5wt% Co/Co SAC의 촉매 성능 . (A) 활성화 전후, (B) 이 두 조건에서의 TOF 비율. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 8: 동역학 연구 . (A) 다양한 AB 농도에서 AB의 탈수소화 시간의 플롯. (B) 자연 로그 스케일에서 다양한 농도의 AB에서 H2 생성 속도의 플롯. (C) 다양한 양의 촉매에서 AB의 탈수소화 시간의 플롯. (D) 천연 로그 스케일에서 다양한 농도의 촉매에서의H2 생성 속도의 플롯. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 9: 동역학 연구. (A) 다양한 온도에서 AB의 탈수소화 시간의 플롯; (B) 얻어진 운동 데이터로부터 유도된 아레니우스 플롯. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 10: 주기적 성능 연구. (A) 각 사이클에서 313 K에서 AB (1.30 mmol)를 첨가하여 물 (10 mL)에서 0.5 wt % Co / Co SACs 촉매 (40 mg)를 재활용합니다. (B) 각 재활용시 TOF 비율. (C) 특정 생성 속도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 1: 암모니아 보란의 가수분해로부터 방출되는 수소 부피 측정을 위한 설정. 측정은 암모니아 보란 용액이 반응 플라스크에 완전히 주입된 후에 기록되었다. 황산은 가수분해 반응 동안 생성될 수 있는 임의의 잔류 암모니아 가스를 세척하는데 사용되었다. 변위 된 부피는 거꾸로 된 실린더 내부의 수위가 떨어지면서 10 초 간격으로 기록되었습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 2: 15회 재활용 후 0.5wt% Co/CoN x-CNT 지원의 XRD 패턴. Co 나노 입자의 상태는 변하지 않습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
열분해 방법은 제어 된 크기의 NP를 가진 다양한 헤테로 원자 도핑 된 고체 지지체에 1 차원 나노 물질을 합성하는 강력한 전략 중 하나가되었습니다. 예를 들어, 나노 공간 제한 열분해 전략은 Guo et al.56에 의해보고되었습니다. 간략하게, 전처리된 MWCNT, 코발트 및 인 전구체를N2 분위기 하에 800°C에서 열분해하고, N-CNT 상에 담지된 CoP NP를 얻을 수 있다. 미세 기공의 존재는 Co 및 P 전구체가 열분해 중에 침투하고 기공 주변의 C 및 N 원자와 배위하는 경로로 작용할 수 있습니다. 이 전략은 NP의 크기를 효과적으로 제어하고 응집을 억제 할 수 있습니다. NP의 제어된 성장은 또한 느린 응집을 통한 SA의 변환에 의해 준비될 수 있다. 이전에 Ni-SA-N-CNT는 Ni 전구체 및 디시안디아미드52를 사용한 원팟 열분해 방법으로도 제조되었습니다. Ar 하에서 800 °C에서 20.3 %까지의 Ni SA가 로딩되었고, 900 °C에서 소량의 Ni NP가 형성되기 시작했음을 알 수 있었다. 절차를 약간 수정하면 Co SA 합성의 경우 700 ° C에서 Co NP가 이미 관찰되었으며 800 ° C에서 2 시간 동안 열분해가 이루어졌으며 Co NP의 9.7 wt %가 형성되었으며 Co SA의 약 15.4 wt %가 남았습니다. 또한, Co 나노입자는 도 5D 및 도 5F에 도시된 바와 같이 흑연 탄소의 몇 층에 의해 균일하게 랩핑되었다. 나노 입자의 보호 코팅으로 간주되는 흑연 탄소의 몇 층은 NP의 추가 성장을 효과적으로 억제하고 암모니아 보란 가수 분해 반응 후 추가 응집을 방지 할 수 있습니다.
원자 도펀트를 검출하는 데 HAADF(High-angle annular dark-field) 이미징을 항상 사용할 수 있는 것은 아니라는 사실을 감안할 때, XRD와 ICP-OES의 결합 기술은 촉매 샘플에서 원자 도펀트의 존재에 대한 예비 스크리닝에 유용할 것입니다. NP는 일반적으로 강하고 날카로운 피크로 잘 관찰되는 반면 SA는 일반적으로 XRD 스펙트럼에서 넓고 약한 피크로 나타났습니다. 따라서 XRD 스펙트럼을 면밀히 모니터링하면 CoNP의 형성이 보장됩니다. 또한, NP는 프로토콜의 섹션 6에 도시된 바와 같이 묽은 산 용액(16)과 반응하여 쉽게 침출될 수 있기 때문에, 각각의 NP 및 SA의 양을 명백하게 추정할 수 있다. 이 프로토콜은 이미징을 위해 HAADF로 보내기 전에 촉매에 Co 도펀트 성분이 있는지 확인합니다.
SAs CNT를 제조하기 위해 보고된 "원포트" 열분해법과는 달리, DCD-350은 먼저 350°C의 머플로에서 디시안디아미드를 분해하여 멜렘-C3N4 물질(m-C3N4)을제조하였다. 그 이유는 디시안디아미드, 아마도NH3(g) 및 암모늄염이 분해되는 동안 다량의 가스와 고체 물질이 형성되었기 때문입니다. 따라서 1 포트는 고온에서 관형 노에 너무 많은 고형물이 증착되어 퍼니스의 가스 배출구가 막힐 수있는 것을 피하기 위해 2 단계 절차로 약간 수정되었습니다.
지렁이 모양의 CNT의 형성 메카니즘은 m-C3N4의 추가 분해와 함께 Co 금속-촉매 반응을 겪는 것으로 여겨졌다. m-C3N4와 Co 전구체를 완전히 혼합한 후, 650°C에서,m-C3N4를 g-C3N4 형태로 천천히 변형시켰다. 700°C에서, g-C3N4 분자 내의 CoSA들은 열적으로 활성화되기 시작하였고, 더 이동성이 있게 되었다. Co SA의 열 이동은 내부 응력을 생성하여 층상 Co-g-C 3N4 층을 말려서 그림 6의 FE-SEM 이미지와 같이 지렁이 모양의 CNT로 표시되는 이음매없는 흑연 원통형 네트워크를 생성합니다. DCD-350에 대한 Co 전구체의 공칭 비율을 1:200에서 1:33.3으로 증가시키면 CNT 촉매의 최종 형태에 큰 영향을 미친다. Co-SA/C-CNT의 질화 처리 동안, 탄소 구조(49)에서 CoSA 및 N 도펀트의 앵커링된 구현에 의해 야기된 더 많은 결함 밀도가 생성될 수 있는 것으로 여겨진다. DCD-350에 대한 Co 전구체의 비율이 1 : 200이기 때문에 열분해 중에 더 많은 NH3 생성을 유발할 수 있습니다. 그 결과, 도 2에서 관찰된 D밴드와 G밴드는 1보다 큰 반면, 1:33.3의 비율에 대해서는 D:G가 1 이하로 떨어졌다. 이것은 나노 튜브의 결함이 질화로 인한 것임을 설명 할 수 있습니다. 또한, Co 질화물 피크의 존재는 Co NP의 부분 질화의 존재를 나타내고; 그러나, 1:33.3의 비율을 갖는 촉매에 대해서는 그러한 피크가 관찰되지 않았다. 따라서, m-C3N4에 대한 Co 전구체의 비율은결함 밀도를 제어하는데 사용될 수 있고, 라만 스펙트럼은 이를 모니터링하는데 사용될 수 있다.
촉매 지지체에 대한 NP와 SA의 시너지 효과는 반응 유형에 매우 특이적이므로 AB 가수분해 메커니즘을 이해하면 효과적인 촉매 설계에 대한 통찰력을 제공하고 NPs-SA 촉매에 대한 보다 유용한 응용 분야를 탐색할 수 있습니다. 여러 AB 가수 분해 메커니즘이 다른 연구 그룹에 의해 제안되었습니다. Fu 등은 Ni2P 촉매의 표면 상에 중간 BH3OH-NH4+의 형성을 제안하고, 이어서 수소 분자(57)를 생성하기 위해 H2O의 후속 공격을제안하였다. Xu 등은 AB 분자가 금속 NP 표면과 상호 작용하여 활성화 된 복합체를 형성한다고보고했으며, 이는 속도 결정 단계 (RDS)58이어야합니다. 금속 NP 표면의 암모니아 보란 분자는 먼저 H2O 분자에 의해 공격 된 후 BN 결합의 공동 해리가 이어졌습니다. 그런 다음 수소는 금속 NP 표면 (-B (OH) H 2 *, -B (OH) 2H * 및 -B (OH) 3 *)에서 붕산염 이온의 수반되는 생성과 함께 방출되었습니다. Jagirdar et al. AB의 붕소 원자에 대한 H 2 O의 공격 후 일시적인 MH 결합의 형성에 이어 MH 결합에 대한 다른 H2O 분자의 반응으로 수소 분자59를 방출했다고보고했다. 운동 동위 원소 효과를 연구하기 위해D2O를 용매로 사용하여 Fu 등은 방출 된 수소의 절반이 H2O에서 나오고 수소의 절반이 AB55에서 나온다는 것을 확인했습니다. Chen 등은먼저 Sn2메커니즘을 제안했는데, 여기서 H2O 및 AB는 NiCo2P2의 촉매 표면에 먼저 흡착된다. B 원자에 OH* 분자의 공격을 받아 B(OH)H 3*, B(OH)2 H 2* 및 B(OH)3 H* (즉, OH* + BH 3 NH 3* → B(OH)3 H* + NH 3*). 그런 다음 B (OH) 3 H * 종은 해리되어 H *를 방출하고 B (OH) H 2 *는 NH 3 *와 재결합하여 NH3B (OH) H 2 *를 형성하고 세 가지 당량의 수소가 모두 방출 될 때까지 과정을 반복합니다. 상이한 촉매에 의한 메카니즘은 약간 다를 수 있지만,H2O분자의 관여는 가수분해 반응의 속도에 결정적이었다. AB의 가수 분해가 진행됨에 따라 반응 매질이 약 알칼리성이되어 그림 11과 같이 H 2 O 분자의 산화 첨가에 의해 HO * -Co-N2 종의 형성을 촉진하는 것으로 제안된다. 이 종은 H2O 분자의 흡착 에너지를 낮출 수 있습니다. 동시에, 풍부한Co-Nx 활성 부위는 CoNP에 전자를 기증하여 산화 첨가60,61을 통해 AB를 활성화하기 위해 더 활동적으로 만들 수 있습니다. AB 및 H 2 O 모두로부터의 H 원자는 H2를 방출하기 위해 환원 적 제거를 겪을 수있다. 더 나은 촉매 성능을 달성하기 위해 AB 및H2O흡착 동역학을 최적화하기 위해 반응 매질의 알칼리도를 조절하기 위한 향후 작업이 수행될 것입니다.
그림 11 : Co / Co-N-CNT 촉매에 의한 암모니아 보란 가수 분해의 개시 단계에 대해 제안 된 메커니즘. 물 분자는 먼저 활성화 된 Co 단일 원자에 흡착 된 다음 암모니아 보란 분자의 활성화 된 BH 결합과 상호 작용하는 것으로 제안되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
요약하면, 지렁이와 같은 CNT 나노 구조상에서지지 된 Co NP와 Co SA로 구성된 이종 촉매 유형이 손쉬운 합성 전략으로 입증되었습니다. 풍부한 양의 NP와 SAs 모두와 높은 결함 밀도를 갖는 나노 촉매가 성공적으로 제조되었습니다. 무엇보다도 제조된 나노촉매는 수소가스 생산을 위한 암모니아 보란의 가수분해 반응에 대해 우수한 활성과 안정성을 나타내어 NP와 SA의 결합된 기능을 통한 성공적인 촉매 설계를 입증하였다. 입증 된 높은 안정성은 운송 및 물류 부문에서 트럭 및 지게차를 통한화물 운송과 같은 산업 응용 분야의 고출력 및 안정적인 요구 사항에 대해보다 안정적인 성능으로 수소 생산을 촉진 할 수 있습니다.
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Disclosures
우리는 공개 할 것이 없습니다.
Acknowledgments
이 연구는 홍콩 대학 보조금 위원회 - 기관 개발 계획(IDS) 공동 연구 보조금, 보조금 번호 UGC/IDS(C)14/B(E)01/19, 교수 개발 계획(FDS), 보조금 번호 UGC/FDS25/E08/20에서 전액 자금을 지원했으며 기관 개발 계획(IDS), 보조금 번호 UGC/IDS(R)25/20에서 부분적으로 자금을 지원했습니다.
.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dicyandiamide | Sigma Aldrich | D76609 | |
| Borane-ammonia complex | Aladdin | B131882-100g | |
| Citric acid, 99% | Sigma Aldrich | C0759 | |
| Cobalt metal standard solution, traceable to SRM from NIST Co(NO3)2 in HNO3 0.5 mol/l 1000 mg/l Co Certipur | Sigma Aldrich | 1.19785 | |
| Cobalt(II) acetylacetonate, ≥ 99% | Sigma Aldrich | 727970 | |
| Hydrochloric acid, ACS reagent | Sigma Aldrich | 320331-2.5L | |
| ICP-OES | ICP-OES with dichroic spectral combiner (Agilent 5110) | ||
| Muffle furnace | High Performance Hybrid Muffle furnace, Chamber: (360 x 250 x 320) mm, Exterior: (610 x 545 x 500) mm, Power(3100W), Vulcan 3-1750) | ||
| Nitric acid, puriss. p.a., 65.0-67.0% | Sigma Aldrich | 84378 | |
| Sulphuric acid, ACS reagent 95-98% | Sigma Aldrich | 258105 | |
| Tubular furnace | OTF-1200X with tube size of 60 mm outer diameter (Hefei Kejing) | ||
| Ultrasonic bath | 10L Digital Single Frequency 40 kHz Ultrasonic Cleaner (Biobase) |
References
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