Chemistry
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डोप्ड सह और एन परमाणुओं और हाइड्रोजन उत्पादन में इसके उत्प्रेरक अनुप्रयोगों के साथ कार्बन नैनोट्यूब पर समर्थित धातु नैनोकणों का संश्लेषण
Chapters
Summary December 6th, 2021
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यहां, हम हाइड्रोजन प्रस्तुतियों के लिए सह- और एन-डोपेंट के साथ कार्बन नैनोट्यूब पर समर्थित सह नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं।
Transcript
यह प्रोटोकॉल विश्वसनीय प्रदर्शन और दीर्घकालिक स्थिरता के साथ कम लागत और अत्यधिक कुशल उत्प्रेरक विकसित करने के बारे में है। विकसित उत्प्रेरक का उपयोग नवीकरणीय ऊर्जा प्रस्तुतियों के लिए किया जा सकता है और यहां तक कि ऊर्जा संकट की समस्या को भी हल कर सकता है। इस अध्ययन का लाभ एक ही उत्प्रेरक समर्थन पर कण और परमाणु रूप से फैलाने वाले धातु परमाणुओं दोनों का निर्माण करना है, जो कुछ प्रकार की उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं के लिए सहक्रियात्मक रूप से प्रदर्शन कर सकते हैं।
भविष्य की नियामक और स्थिरता की जरूरतों को पूरा करने के लिए वाहनों के लिए नवीकरणीय ऊर्जा की क्षमता का पता लगाने में, हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं और वाहनों के साथ-साथ अन्य संबंधित क्षेत्रों के तेजी से विकास ने हाइड्रोजन ऊर्जा प्रौद्योगिकी की उन्नति को प्रभावी ढंग से बढ़ावा दिया है। इसलिए इस शोध का उद्देश्य नवीकरणीय ऊर्जा के लिए ठोस हाइड्रोजन भंडारण सामग्री का उपयोग करके एक उपन्यास हाइड्रोजन संचालित ईंधन सेल प्रोटोटाइप विकसित करना है जिसका उपयोग परिवहन, रसद आदि जैसे विभिन्न क्षेत्रों में किया जाएगा। 800 मिलीलीटर बीकर में 280 ग्राम डायसिड और डायमाइड का वजन करके शुरू करें।
फिर बीकर को मफल भट्टी में रखें और धीरे-धीरे पांच डिग्री प्रति मिनट के रैंप के लिए कमरे के तापमान से तापमान को 350 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाएं। दो घंटे के लिए तापमान 350 डिग्री सेल्सियस रखें। फिर प्राकृतिक ठंडा करके भट्ठी को ठंडा करें।
प्राप्त सफेद ठोस पदार्थों को मीलेम रूप में कार्बन नाइट्राइड सामग्री के रूप में महीन पाउडर में पीस लें। 0.218 ग्राम कोबाल्ट एसिटाइल एसीटेट के साथ मेलेम रूप में 10 ग्राम कार्बन नाइट्राइड को मिलाकर और पीसकर शुरू करें जब तक कि समरूप रंग नहीं देखा जाता है। इस समरूप मिश्रण में साइट्रिक एसिड समाधान के छह मिलीलीटर जोड़ें और सामग्री को और पीस लें।
सामग्री को ओवन में 60 डिग्री सेल्सियस पर छह घंटे के लिए सुखाएं। इन सामग्रियों को एक चौकोर आकार के क्रूसिबल में रखें और फिर एक ट्यूबलर भट्ठी में रखें। कमरे के तापमान से 800 डिग्री सेल्सियस तक 2.6 डिग्री सेल्सियस प्रति मिनट की हीटिंग दर पर सामग्री को गर्म करें और इसे दो घंटे के लिए 100 मिलीलीटर प्रति मिनट के आर्गन प्रवाह के तहत रखें।
धीरे-धीरे प्राकृतिक शीतलन द्वारा भट्ठी को ठंडा करें, फिर उत्प्रेरक नमूनों का वजन करें। पानी भरा उलटा सिलेंडर प्रणाली और 0.1 दाढ़ सल्फ्यूरिक एसिड धोने समाधान सेट करें। श्लेनक फ्लास्क को धोने के समाधान और पानी से भरे उल्टे सिलेंडर से कनेक्ट करें।
0.04 ग्राम उत्प्रेरक को श्लेंक फ्लास्क में रखें और छह मिनट के लिए अल्ट्रासोनिक स्नान में 40 किलोहर्ट्ज पर समाधान को सोनिकेट करें। फिर 0.948 मिलीलीटर पानी में 0.04 ग्राम अमोनिया बोरेन जोड़ने के लिए तैयार करें और हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर में एक मिलीलीटर समाधान इंजेक्ट करें। प्रतिक्रिया आगे बढ़ने के रूप में जल स्तर में गिरावट की निगरानी करें और निर्दिष्ट समय पर उत्पादन की मात्रा को सावधानीपूर्वक रिकॉर्ड करें।
मिनटों में हाइड्रोजन उत्पादन बनाम समय की मात्रा का एक ग्राफ प्लॉट करें। 0.04 ग्राम उत्प्रेरक और 10 मिलीलीटर पानी को श्लेनक फ्लास्क में रखें और इसे 40 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान में विसर्जित करें। छह मिनट के लिए एक अल्ट्रासोनिक स्नान में 40 किलोहर्ट्ज पर समाधान को सोनिकेट करें, हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर में अमोनिया बोरेन समाधान का एक मिलीलीटर इंजेक्ट करें, फिर हाइड्रोजन रिलीज के पूरा होने का समय रिकॉर्ड करें।
हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर में अमोनिया बोरेन समाधान का एक मिलीलीटर इंजेक्ट करें, फिर हाइड्रोजन रिलीज के पूरा होने का समय रिकॉर्ड करें। उत्प्रेरक को पांच मिलीलीटर पानी से तीन बार धोकर छान लें। फिर उत्प्रेरक को तीन घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस ओवन में चलाएं।
उत्प्रेरक को 10 मिलीलीटर पानी में रखें और अल्ट्रासोनिक स्नान में 40 किलोहर्ट्ज पर समाधान को सोनीकेट करें। 10 चक्रों के लिए इन चरणों को दोहराएं। फिर चक्र बनाम हाइड्रोजन उत्पादन मात्रा का एक ग्राफ प्लॉट करें।
तेल स्नान में उत्प्रेरक और 0.5 दाढ़ सल्फ्यूरिक एसिड युक्त श्लेंक फ्लास्क विसर्जित करें। प्रतिक्रिया को दो घंटे के लिए हिलाओ, फिर एक बुचनर फ़नल का उपयोग करके ठोस को फ़िल्टर करें। हर बार 10 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी से ठोस को तीन बार धोएं।
प्राप्त लीचेट को 250 मिलीलीटर वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में 250 मिलीलीटर तक पतला करें और ओवन में 60 डिग्री सेल्सियस पर सुखाकर धातु नैनोपार्टिकल लीच किए गए ठोस पदार्थों को इकट्ठा करें। धातु कोबाल्ट का मजबूत और तेज एक्स-रे अपवर्तन टुकड़ा एक अच्छी तरह से परिभाषित क्रिस्टलीय संरचना का संकेत देता है, जो रीसायकल के बाद अपरिवर्तित रहता है। जबकि संरचनात्मक दोषों का अध्ययन रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके किया गया था।
एक्सपीएस स्पेक्ट्रम ने कार्बन नैनोट्यूब संरचनाओं के गठन के दौरान प्रत्येक तत्व की उपस्थिति और कार्बन परमाणुओं के संकरण को दिखाया। अवशोषण अवशोषण आइसोथर्म ने 42.02 मीटर वर्ग प्रति ग्राम के एक विशिष्ट सतह क्षेत्र और 3.6 नैनोमीटर के औसत छिद्र आकार वितरण का प्रदर्शन किया। एसईएम और एचआरटीईएम छवियों ने कोबाल्ट नैनोकणों की पांच माइक्रोमीटर ट्यूबलर संरचना को दर्शाया, जिसके परिणामस्वरूप उनके ईडीएस मैपिंग के साथ नैनोफाइबर की उत्प्रेरक वृद्धि हुई।
कोबाल्ट नैनोपार्टिकल की संरचना में क्रिस्टल को चयनित क्षेत्र इलेक्ट्रॉन अपवर्तन की विशेषता थी। कार्बन नैनोफाइबर का मुख्य शरीर विभिन्न झुकाव और अपवर्तन के छल्ले के कार्बन की कुछ परतों द्वारा लपेटा गया था। आईसीपी-ओईएस द्वारा निर्धारित कुल धातु सामग्री कोबाल्ट नैनोकणों के 9.7% वजन और कार्बन नैनोट्यूब पर कोबाल्ट डोपिंग के 15.4% वजन के साथ 25.1% वजन पाई गई थी।
उत्प्रेरक के उत्प्रेरक प्रदर्शन का अध्ययन किया गया और यह पाया गया कि अमोनिया बोरेन संस्करण के 10 वें समय तक, उत्प्रेरक प्रदर्शन में कोई स्पष्ट गिरावट नहीं आई थी। प्रतिक्रिया के दर कानून का भी अध्ययन किया गया था और सक्रियण ऊर्जा प्रति तिल 42.8 किलोजूल निर्धारित की गई थी। उत्प्रेरक अग्रदूतों के साथ ट्यूबलर भट्ठी को ओवरलोड करने से बचें क्योंकि बहुत सारे अपघटन उत्पाद ट्यूब को अवरुद्ध कर सकते हैं।
सुनिश्चित करें कि ठोस मिश्रण अच्छी तरह से मिश्रित हैं। मिश्रण की सुविधा के लिए मिलिंग जैसे उच्च ऊर्जा उपकरण का उपयोग किया जा सकता है। इन उत्प्रेरकों को अन्य प्रकार की कार्बनिक परिवर्तन प्रतिक्रियाओं और छोटे अणु सक्रियण जैसे एसिड, क्रॉस रिएक्शन और कार्बनिक संश्लेषण बनाने से हाइड्रोजन संरक्षण में लागू किया जा सकता है।
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