Synthèse de nanoparticules métalliques supportées sur un nanotube de carbone avec des atomes de Co et N dopés et ses applications catalytiques dans la production d’hydrogène

Pui-Ching Poon; Ka-Man Lee; Yuanhao Wang; William Wai Yan Lam; Peter Shu-Wai Leung; Xiao-Ying Lu; Weiqun Li; B. Layla Mehdi; Yang Lu; Chi-Wing Tsang; Eugene Yin Cheung Wong

doi:10.3791/62965

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Article de méthode

Synthèse de nanoparticules métalliques supportées sur un nanotube de carbone avec des atomes de Co et N dopés et ses applications catalytiques dans la production d’hydrogène

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DOI :

10.3791/62965

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6 décembre 2021

Pui-Ching Poon^*¹ , Ka-Man Lee^*¹ , Yuanhao Wang² , William Wai Yan Lam¹ , Peter Shu-Wai Leung¹ , Xiao-Ying Lu¹ , Weiqun Li³ , B. Layla Mehdi³ , Yang Lu⁴ , Chi-Wing Tsang¹ , Eugene Yin Cheung Wong²

¹Faculty of Science and Technology, Technological and Higher Education Institute of Hong Kong (THEi), ²Department of Supply Chain and Information Management, The Hang Seng University of Hong Kong, ³Department of Mechanical, Materials and Aerospace Engineering, University of Liverpool, ⁴Laboratory of Building Environment and New Energy Resources, School of Civil Engineering, Faculty of Infrastructure Engineering, Dalian University of Technology

^* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Ici, nous présentons un protocole de synthèse de nanoparticules de Co supportées sur des nanotubes de carbone avec des dopants Co- et N- pour la production d’hydrogène.

Résumé

Une méthode de synthèse facile de catalyseurs nanostructurés supportés sur des nanotubes de carbone avec un dopant de cobalt et d’azote dispersé atomiquement est présentée ici. La nouvelle stratégie est basée sur un traitement facile par pyrolyse à un pot de l’acétylacétonate de cobalt (II) et des précurseurs organiques riches en azote sous atmosphère Ar à 800 ° C, entraînant la formation de nanotubes de carbone codopés au Co- et au N avec une morphologie semblable à celle des vers de terre. Le catalyseur obtenu s’est avéré avoir une densité élevée de sites de défauts, comme confirmé par spectroscopie Raman. Ici, les nanoparticules de cobalt (II) ont été stabilisées sur les nanotubes de carbone dopés au cobalt et à l’azote dispersés atomiquement. L’efficacité du catalyseur a été confirmée dans l’hydrolyse catalytique de l’ammoniac borane, dans laquelle la fréquence de renouvellement était de 5,87 mol H 2·mol Co-1·min-1, et le taux spécifique de génération d’hydrogène a été déterminé à 2447 mL H₂·g_Co-1·^min-1. Une fonction synergique entre la nanoparticule de Co et les nanotubes de carbone dopés a été proposée pour la première fois dans l’hydrolyse catalytique de la réaction ammoniac-borane dans un état léger. La production d’hydrogène qui en résulte, avec sa densité énergétique élevée et son temps de ravitaillement minimal, pourrait convenir à un développement futur en tant que source d’énergie pour des applications mobiles et stationnaires telles que les camions routiers et les chariots élévateurs dans les transports et la logistique.

Introduction

La mise au point de catalyseurs peu coûteux et très efficaces pour la production d’énergie renouvelable reste l’un des problèmes les plus critiques et les plus difficiles pour atténuer la crise énergétique. Cependant, il est loin d’être pratique en raison de plusieurs préoccupations, telles que les méthodes de production à grande échelle avec des performances fiables, un coût de production élevé et une stabilité à long terme pour prolonger la durée de vie des catalyseurs. Les secteurs industriels, tels que le transport et la logistique, ont besoin de la production d’énergie pour les véhicules et les équipements avec de longues heures de fonctionnement, une alimentatio....