Sintesi di nanoparticelle metalliche supportate su nanotubi di carbonio con atomi di Co e N drogati e sue applicazioni catalitiche nella produzione di idrogeno

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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Articolo metodologico

Sintesi di nanoparticelle metalliche supportate su nanotubi di carbonio con atomi di Co e N drogati e sue applicazioni catalitiche nella produzione di idrogeno

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DOI:

10.3791/62965

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6 dicembre 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

In questo articolo

Sommario

Qui, presentiamo un protocollo per sintetizzare nanoparticelle di Co supportate su nanotubi di carbonio con droganti Co e N per la produzione di idrogeno.

Abstract

Un metodo per una facile sintesi di catalizzatori nanostrutturati supportati su nanotubi di carbonio con cobalto e drogante azotato dispersi atomicamente è presentato qui. La nuova strategia si basa su un facile trattamento di pirolisi one-pot di acetilacetonato di cobalto (II) e precursori organici ricchi di azoto sotto atmosfera Ar a 800 °C, con conseguente formazione di nanotubi di carbonio co- e N-drogati con morfologia simile al lombrico. Il catalizzatore ottenuto è risultato avere un'alta densità di siti difettosi, come confermato dalla spettroscopia Raman. Qui, le nanoparticelle di cobalto (II) sono state stabilizzate sui nanotubi di carbonio drogati atomicamente al cobalto e all'azoto. Il catalizzatore è stato confermato efficace nell'idrolisi catalitica del borano ammoniacale, in cui la frequenza di turnover era di 5,87 mol H 2·mol Co-1·min-1 e la velocità specifica di generazione di idrogeno è stata determinata essere 2447 mL H₂·g_Co-1·^min-1. Una funzione sinergica tra la nanoparticella Co e i nanotubi di carbonio drogati è stata proposta per la prima volta nell'idrolisi catalitica della reazione di ammoniaca borano in una condizione lieve. La produzione di idrogeno risultante con la sua alta densità di energia e il tempo di rifornimento minimo potrebbe essere adatta per lo sviluppo futuro come fonti di energia per applicazioni mobili e fisse come carrelli stradali e carrelli elevatori nei trasporti e nella logistica.

Introduzione

Lo sviluppo di catalizzatori a basso costo e altamente efficienti per la produzione di energia rinnovabile rimane uno dei problemi più critici e impegnativi per alleviare la crisi energetica. Tuttavia, è lontano dalle applicazioni pratiche a causa di diverse preoccupazioni, come metodi di produzione su larga scala con prestazioni affidabili, costi di produzione elevati e stabilità di lunga data per prolungare la durata dei catalizzatori. I settori industriali, come i trasporti e la logistica, richiedono la produzione di energia per veicoli e attrezzature con lunghe ore di funzionamento, alimentazione energetica ad alta potenza e tempi di rifornimento minimi per ottene....