Síntese de Nanopartículas metálicas suportadas em Nanotubo de Carbono com Doped Co e N Átomos e suas Aplicações Catalíticas na Produção de Hidrogênio

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

É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.

Artigo de método

Síntese de Nanopartículas metálicas suportadas em Nanotubo de Carbono com Doped Co e N Átomos e suas Aplicações Catalíticas na Produção de Hidrogênio

3.8K visualizações

⸱

DOI:

10.3791/62965

⸱

6 de dezembro de 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

Neste artigo

Resumo

Aqui, apresentamos um protocolo para sintetizar nanopartículas Co suportadas em nanotubos de carbono com co-e N-dopants para produções de hidrogênio.

Resumo

Um método para síntese fácil de catalisadores nanoestruturados suportados em nanotubos de carbono com cobalto atomicamente disperso e dopant nitrogênio é apresentado aqui. A nova estratégia é baseada em um tratamento fácil de pirólise de um pote de cobalto (II) acetilado e precursores orgânicos ricos em nitrogênio sob atmosfera ar a 800 °C, resultando na formação de nanotubo de carbono co-dopado co-dopado co-co-dopado com morfologia semelhante a minhoca. O catalisador obtido foi encontrado com uma alta densidade de locais de defeito, como confirmado pela espectroscopia de Raman. Aqui, as nanopartículas de cobalto (II) foram estabilizadas nos nanotubos de carbono de cobalto e nitrogênio dispersados atomicamente. O catalisador foi confirmado como eficaz na hidrólise catalítica da amônia borana, na qual a frequência de volume de negócios foi de 5,87 mol H₂·mol ^Co-1·^min-1, e a taxa específica de geração de hidrogênio foi determinada como sendo 2447 mL H₂·g ^Co-1·^min-1. Uma função sinérgica entre a nanopartícula Co e os nanotubos de carbono dopados foi proposta pela primeira vez na hidrólise catalítica da reação de borano de amônia sob uma condição leve. A produção de hidrogênio resultante com sua alta densidade energética e tempo mínimo de reabastecimento pode ser adequada para o desenvolvimento futuro como fontes de energia para aplicações móveis e estacionárias, como caminhões rodoviários e empilhadeiras em transporte e logística.

Introdução

O desenvolvimento de catalisadores de baixo custo e altamente eficientes para a produção de energia renovável continua sendo um dos problemas mais críticos e desafiadores para aliviar a crise energética. No entanto, está longe de ser aplicações práticas devido a várias preocupações, como métodos de produção em larga escala com desempenho confiável, alto custo de produção e estabilidade de longa data para prolongar a vida útil dos catalisadores. Setores industriais, como transporte e logística, exigem produção de energia para veículos e equipamentos com longas horas de operação, alto fornecimento de energia e tempo mínimo de reabastecimento para....