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

Este protocolo trata-se de desenvolver catalisador de baixo custo e altamente eficiente com desempenho confiável e estabilidade de longa data. O catalisador desenvolvido poderia ser usado para produções de energia renovável e pode até resolver o problema da crise energética. A vantagem deste estudo é construir tanto partículas quanto dispersar atomicamente átomos metálicos nos mesmos suportes catalisadores, que podem funcionar sinergicamente para certos tipos de reações catalisadoras.

Ao explorar o potencial de energia renovável para veículos para atender às futuras necessidades regulatórias e de sustentabilidade, o rápido desenvolvimento de células e veículos de combustível de hidrogênio, bem como outros campos relacionados, promoveu efetivamente o avanço da tecnologia de energia de hidrogênio. Assim, o objetivo desta pesquisa é desenvolver um novo protótipo de célula de combustível movido a hidrogênio usando materiais de armazenamento de hidrogênio sólido para energia renovável para serem usados em vários setores como transporte, logística, etc. Comece pesando 280 gramas de diacida e diamide em um béquer de 800 mililitros.

Em seguida, coloque o béquer em um forno abafado e lentamente eleve a temperatura da temperatura ambiente para 350 graus Celsius para a rampa de cinco graus por minuto. Mantenha a temperatura a 350 graus Celsius por duas horas. Em seguida, esfrie o forno por resfriamento natural.

Triture os sólidos brancos obtidos em pó fino como os materiais de nitreto de carbono na forma melem. Comece misturando e moendo 10 gramas de nitreto de carbono na forma de melem com 0,218 gramas de acetato de acetil de cobalto até que a cor homogênea seja observada. Adicione seis mililitros de solução de ácido cítrico nesta mistura homogênea e moa ainda mais os materiais.

Seque os materiais em um forno a 60 graus Celsius por seis horas. Coloque esses materiais em um cadinho em forma quadrada e, em seguida, em um forno tubular. Aqueça os materiais a uma taxa de aquecimento de 2,6 graus Celsius por minuto a partir da temperatura ambiente a 800 graus Celsius e coloque-o sob um fluxo de argônio de 100 mililitros por minuto durante duas horas.

Esfrie lentamente o forno por resfriamento natural, depois pese as amostras catalisadoras. Configure o sistema de cilindro invertido de água e a solução de lavagem de ácido sulfúrico 0.1 molar. Conecte o frasco de schlenk com a solução de lavagem e o cilindro invertido cheio de água.

Coloque 0,04 gramas do catalisador no frasco de schlenk e sonicar a solução a 40 kilohertz em um banho ultrassônico por seis minutos. Em seguida, prepare-se para adicionar 0,04 gramas de borano de amônia a 0,948 mililitros de água e injete um mililitro da solução no reator para iniciar a reação de hidrólise. Monitore a queda no nível da água à medida que a reação prossegue e registe cuidadosamente o volume de produção nos horários designados.

Plote um gráfico do volume de produção de hidrogênio versus tempo em minutos. Coloque 0,04 gramas do catalisador e 10 mililitros de água no frasco de schlenk e mergulhe-o no banho de água a 40 graus Celsius. Sonicar a solução a 40 kilohertz em um banho ultrassônico por seis minutos, injetar um mililitro da solução de borano de amônia para iniciar a reação de hidrólise e, em seguida, registrar o tempo para conclusão da liberação de hidrogênio.

Injete um mililitro da solução de borano de amônia no reator para iniciar a reação de hidrólise e regissou o tempo para a conclusão da liberação do hidrogênio. Filtre o catalisador lavando-o três vezes com cinco mililitros de água. Em seguida, dirija o catalisador em um forno Celsius de 60 graus por três horas.

Coloque o catalisador em 10 mililitros de água e sonicar a solução a 40 kilohertz em um banho ultrassônico. Repita estas etapas para 10 ciclos. Em seguida, plote um gráfico de volume de produção de hidrogênio versus ciclos.

Mergulhe o frasco de schlenk contendo o catalisador e 0,5 ácido sulfúrico molar no banho de óleo. Mexa a reação por duas horas e depois depois filtre o sólido usando um funil buchner. Lave o sólido três vezes com 10 mililitros de água deionizada cada vez.

Diluir o lixachado obtido mais para 250 mililitros em um frasco volumétrico de 250 mililitros e coletar os sólidos de nanopartículas metálicas, secando a 60 graus Celsius em um forno. A forte e afiada peça de defracção de raios-X de cobalto metálico indica uma estrutura cristalina bem definida, permanecendo inalterada após reciclagem. Enquanto os defeitos estruturais foram estudados usando espectroscopia de Raman.

O espectro XPS mostrou a presença de cada elemento sua ligação e a hibridização de átomos de carbono durante a formação das estruturas de nanotubos de carbono. O isoterm de desorção de absorção demonstrou uma área superficial específica de 42,02 metros quadrados por grama e a distribuição média do tamanho dos poros de 3,6 nanômetros. As imagens SEM e HRTEM mostraram a estrutura tubular de cinco micrômetros de nanopartículas de cobalto resultantes do crescimento catalisador da nanofibra, juntamente com seu mapeamento EDS.

O cristal na estrutura da nanopartícula de cobalto foi caracterizado pela defração eletrônica de área selecionada. O corpo principal da nanofibra de carbono foi envolto por algumas camadas de carbono de diferentes orientações e anéis de desfracção. O teor total de metais determinado pelo ICP-OES foi encontrado com 25,1% de peso com 9,7% de peso de nanopartículas de cobalto e 15,4% de peso de doping de cobalto nos nanotubos de carbono.

O desempenho catalítico do catalisador foi estudado e constatou-se que até a décima vez da edição de amônia borana, não houve declínio óbvio no desempenho catallítico. A lei de reação da taxa também foi estudada e a energia de ativação foi determinada em 42,8 quilojoules por toupeira. Evite sobrecarregar o forno tubular com precursores catalisadores, pois muitos produtos de decomposição podem bloquear o tubo.

Certifique-se de que a mistura de sólidos está bem misturada. Equipamentos de alta energia, como fresagem, podem ser usados para facilitar uma mistura. Esses catalisadores podem ser aplicados em outros tipos de reações de transformação orgânica e ativação de pequenas moléculas, como proteção de hidrogênio contra formação de ácido, reação cruzada e síntese orgânica.