Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Синтез металлических наночастиц, поддерживаемых на углеродных нанотрубках с легированными атомами Co и N, и его каталитические применения в производстве водорода
Chapters
Summary December 6th, 2021
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Здесь мы представляем протокол синтеза наночастиц Co, поддерживаемых на углеродных нанотрубках с Co- и N-легирующими веществами для производства водорода.
Transcript
Этот протокол направлен на разработку недорогого и высокоэффективного катализатора с надежной производительностью и многолетней стабильностью. Разработанный катализатор может быть использован для производства возобновляемой энергии и может даже решить проблему энергетического кризиса. Преимущество этого исследования заключается в построении как частиц, так и атомарно дисперсных атомов металлов на одних и тех же катализаторных опорах, которые могут выполнять синергетические действия для определенных типов каталитических реакций.
Изучая потенциал возобновляемых источников энергии для транспортных средств для удовлетворения будущих потребностей в области регулирования и устойчивости, быстрое развитие водородных топливных элементов и транспортных средств, а также других смежных областей эффективно способствовало развитию водородных энергетических технологий. Таким образом, целью этого исследования является разработка нового прототипа водородного топливного элемента с использованием твердых водородных материалов для хранения возобновляемой энергии для использования в различных секторах, таких как транспорт, логистика и т. Д. Начните с взвешивания 280 граммов диацида и диамида в 800-миллилитровый стакан.
Затем поместите стакан в муфельную печь и медленно поднимите температуру с комнатной температуры до 350 градусов Цельсия для рампы в пять градусов в минуту. Держите температуру на уровне 350 градусов по Цельсию в течение двух часов. Затем охладите печь естественным охлаждением.
Измельченные белые твердые вещества в мелкий порошок в виде материалов нитрида углерода в форме мелема. Начните с смешивания и измельчения 10 граммов нитрида углерода в форме мелема с 0,218 грамма ацетилацетата кобальта до тех пор, пока не будет наблюдаться однородный цвет. Добавьте шесть миллилитров раствора лимонной кислоты в эту однородную смесь и далее измельчите материалы.
Сушите материалы в духовке при температуре 60 градусов Цельсия в течение шести часов. Поместите эти материалы в тигель квадратной формы, а затем в трубчатую печь. Нагревайте материалы со скоростью нагрева 2,6 градуса Цельсия в минуту от комнатной температуры до 800 градусов Цельсия и поместите его под поток аргона 100 миллилитров в минуту в течение двух часов.
Медленно охладите печь естественным охлаждением, затем взвесьте образцы катализатора. Установите заполненную водой перевернутую цилиндрическую систему и молярный раствор для промывки серной кислоты 0,1. Соедините колбу Шленка с моющим раствором и заполненным водой перевернутым цилиндром.
Поместите 0,04 грамма катализатора в колбу Шленка и обработайте раствор ультразвуком при 40 килогерцах в ультразвуковой ванне в течение шести минут. Затем готовят к добавлению 0,04 грамма борана аммиака к 0,948 миллилитра воды и вводят один миллилитр раствора в реактор, чтобы начать реакцию гидролиза. Следите за падением уровня воды по мере протекания реакции и тщательно регистрируйте объем производства в назначенное время.
Постройте график объема производства водорода по отношению ко времени в минутах. Поместите 0,04 грамма катализатора и 10 миллилитров воды в колбу шленка и погрузите ее в водяную баню при 40 градусах Цельсия. Обработайте раствор ультразвуком при 40 килогерцах в ультразвуковой ванне в течение шести минут, введите один миллилитр раствора аммиака борана в реактор, чтобы начать реакцию гидролиза, затем запишите время завершения высвобождения водорода.
Вводят один миллилитр раствора аммиака борана в реактор, чтобы начать реакцию гидролиза, затем записывают время завершения высвобождения водорода. Отфильтруйте катализатор, промыв его три раза пятью миллилитрами воды. Затем загоните катализатор в духовку с температурой 60 градусов Цельсия в течение трех часов.
Поместите катализатор в 10 миллилитров воды и обработайте раствор ультразвуком при 40 килогерцах в ультразвуковой ванне. Повторите эти шаги в течение 10 циклов. Затем постройте график объема производства водорода по сравнению с циклами.
Погрузите колбу шленка, содержащую катализатор и 0,5 молярную серную кислоту, в масляную ванну. Перемешайте реакцию в течение двух часов, затем отфильтруйте твердое вещество с помощью воронки бюхнера. Промывайте твердое вещество три раза 10 миллилитрами деионизированной воды каждый раз.
Разбавляют полученный фильтрат дополнительно до 250 миллилитров в объемной колбе объемом 250 миллилитров и собирают металлические наночастицы выщелаченных твердых веществ путем сушки при 60 градусах Цельсия в печи. Сильный и острый рентгеновский дефракционный кусок металлического кобальта указывает на четко определенную кристаллическую структуру, оставаясь неизменной после рециркуляции. При этом структурные дефекты изучались с помощью рамановской спектроскопии.
Спектр XPS показал наличие у каждого элемента их связи и гибридизации атомов углерода при формировании структур углеродных нанотрубок. Изотерма абсорбционной десорбции продемонстрировала удельную площадь поверхности 42,02 квадратных метра на грамм и среднее распределение размеров пор 3,6 нанометра. Изображения SEM и HRTEM изображали пятимикрометровую трубчатую структуру наночастиц кобальта в результате катализирующего роста нановолокна вместе с их картированием EDS.
Кристалл в структуре наночастицы кобальта характеризовался выбранной площадью электронной дефракции. Основное тело углеродного нановолокна было обернуто несколькими слоями углерода различной ориентации и дефракционными кольцами. Было установлено, что общее содержание металлов, определяемое ICP-OES, составляет 25,1% веса с 9,7% веса наночастиц кобальта и 15,4% веса легирования кобальта на углеродных нанотрубках.
Были изучены каталитические характеристики катализатора и установлено, что до 10-го времени выпуска аммиака борана не наблюдалось явного снижения каталитических характеристик. Также был изучен закон скорости реакции, и энергия активации была определена как 42,8 килоджоулей на моль. Избегайте перегрузки трубчатой печи прекурсорами катализатора, так как слишком много продуктов разложения может блокировать трубку.
Убедитесь, что смесь твердых веществ хорошо перемешана. Высокоэнергетическое оборудование, такое как фрезерование, может использоваться для облегчения смешивания. Эти катализаторы могут быть применены в других типах реакций органического превращения и активации малых молекул, таких как защита водорода от образования кислоты, перекрестная реакция и органический синтез.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
