Синтез металлических наночастиц, поддерживаемых на углеродных нанотрубках с легированными атомами Co и N, и его каталитические применения в производстве водорода

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

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Синтез металлических наночастиц, поддерживаемых на углеродных нанотрубках с легированными атомами Co и N, и его каталитические применения в производстве водорода

3.8K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/62965

⸱

6 декабря 2021 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

Здесь мы представляем протокол синтеза наночастиц Co, поддерживаемых на углеродных нанотрубках с Co- и N-легирующими веществами для производства водорода.

Аннотация

В настоящем описан способ легкого синтеза наноструктурированных катализаторов, поддерживаемых на углеродных нанотрубках с атомарно диспергированным кобальтом и азотным легирующим веществом. Новая стратегия основана на легкой пиролизной обработке кобальта (II) ацетилацетоната и богатых азотом органических предшественников в атмосфере Ar при 800 °C, что приводит к образованию ко- и N-легированных углеродных нанотрубок с морфологией, подобной дождевым червям. Было обнаружено, что полученный катализатор имеет высокую плотность участков дефектов, что подтверждается рамановской спектроскопией. Здесь наночастицы кобальта (II) были стабилизированы на атомарно диспергированных углеродных нанотрубках, легированных кобальтом и азотом. Было подтверждено, что катализатор эффективен при каталитическом гидролизе аммиачного борана, при котором частота оборота составляла 5,87 моль Н₂·моль ^Co-1·^мин-1, а удельная скорость генерации водорода была определена как 2447 мл Н₂·г ^Co-1·^мин-1. Синергетическая функция между наночастицей Co и легированными углеродными нанотрубками была впервые предложена в реакции каталитического гидролиза аммиака борана в мягких условиях. Полученное в результате производство водорода с его высокой плотностью энергии и минимальным временем заправки может быть пригодно для будущего развития в качестве источников энергии для мобильных и стационарных применений, таких как автомобильные грузовики и вилочные погрузчики в транспорте и логистике.

Введение

Разработка недорогих и высокоэффективных катализаторов для производства возобновляемой энергии остается одной из наиболее важных и сложных проблем для смягчения энергетического кризиса. Тем не менее, он далек от практического применения из-за нескольких проблем, таких как крупномасштабные методы производства с надежной производительностью, высокая стоимость производства и долгосрочная стабильность для продления срока службы катализаторов. Отрасли промышленности, такие как транспорт и логистика, требуют производства энергии для транспортных средств и оборудования с длительными часами работы, мощным энергоснабжением и минимальным временем заправк....