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Chemistry

डोप्ड सह और एन परमाणुओं और हाइड्रोजन उत्पादन में इसके उत्प्रेरक अनुप्रयोगों के साथ कार्बन नैनोट्यूब पर समर्थित धातु नैनोकणों का संश्लेषण

Published: December 6, 2021 doi: 10.3791/62965
Automatic Translation
*1, *1, 2, 1, 1, 1, 3, 3, 4, 1, 2
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

Summary

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।

Abstract

परमाणु रूप से बिखरे हुए कोबाल्ट और नाइट्रोजन डोपेंट के साथ कार्बन नैनोट्यूब पर समर्थित नैनोस्ट्रक्चर्ड उत्प्रेरक के आसान संश्लेषण के लिए एक विधि यहां प्रस्तुत की गई है। उपन्यास रणनीति 800 डिग्री सेल्सियस पर एआर वायुमंडल के तहत कोबाल्ट (द्वितीय) एसिटाइलसेटोनेट और नाइट्रोजन समृद्ध कार्बनिक अग्रदूतों के एक सरल एक-पॉट पायरोलिसिस उपचार पर आधारित है, जिसके परिणामस्वरूप केंचुआ जैसी आकृति विज्ञान के साथ सह- और एन-सह-डोप्ड कार्बन नैनोट्यूब का गठन होता है। प्राप्त उत्प्रेरक में दोष स्थलों का उच्च घनत्व पाया गया, जैसा कि रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा पुष्टि की गई थी। यहां, कोबाल्ट (द्वितीय) नैनोकणों को परमाणु रूप से बिखरे हुए कोबाल्ट- और नाइट्रोजन-डोप्ड कार्बन नैनोट्यूब पर स्थिर किया गया था। उत्प्रेरक को अमोनिया बोरेन के उत्प्रेरक हाइड्रोलिसिस में प्रभावी होने की पुष्टि की गई थी, जिसमें टर्नओवर आवृत्ति 5.87 मोल एच2 · मोलसह -1 · मिनट -1 थी, और विशिष्ट हाइड्रोजन पीढ़ी दर 2447 एमएल एच2 · जीसह -1 · मिनट -1 निर्धारित की गई थी। सह नैनोपार्टिकल और डोप्ड कार्बन नैनोट्यूब के बीच एक सहक्रियात्मक कार्य पहली बार हल्की स्थिति में अमोनिया बोरेन प्रतिक्रिया के उत्प्रेरक हाइड्रोलिसिस में प्रस्तावित किया गया था। इसके उच्च ऊर्जा घनत्व और न्यूनतम ईंधन भरने के समय के साथ परिणामी हाइड्रोजन उत्पादन भविष्य के विकास के लिए मोबाइल और स्थिर अनुप्रयोगों जैसे सड़क ट्रकों और परिवहन और रसद में फोर्कलिफ्ट के लिए ऊर्जा स्रोतों के रूप में उपयुक्त हो सकता है।

Introduction

नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के लिए कम लागत और अत्यधिक कुशल उत्प्रेरक विकसित करना ऊर्जा संकट को दूर करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण और चुनौतीपूर्ण समस्याओं में से एक है। हालांकि, यह कई चिंताओं के कारण व्यावहारिक अनुप्रयोगों से बहुत दूर है, जैसे कि विश्वसनीय प्रदर्शन के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन विधियां, उच्च उत्पादन लागत और उत्प्रेरक के सेवा जीवन का विस्तार करने के लिए लंबे समय तक स्थिरता। परिवहन और रसद जैसे उद्योग क्षेत्रों को लंबे संचालन घंटे, उच्च शक्ति ऊर्जा आपूर्ति और कुशल संचालन 1,2,3 प्राप्त करने में न्यूनतम ईंधन भरने के समय के साथ वाहनों औरउपकरणों के लिए ऊर्जा उत्पादन की आवश्यकता होती है। इसलिए, उपरोक्त तकनीकी चुनौतियों का समाधान करने के लिए प्रभावी रणनीतियों का बड़े पैमाने पर दोहन किया गया है। उदाहरण के लिए, धातु सक्रिय साइटों और उत्प्रेरक समर्थन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना को विनियमित करके, धातु नैनो-उत्प्रेरक की विशिष्ट वास्तुकला को डिजाइन करके, ठीक-ट्यूनिंग धातु रचनाएं, लंगर समर्थन के कार्यात्मक समूह संशोधन, और आंतरिक सक्रिय साइटों की संख्या बढ़ाने के लिए आकृति विज्ञान को अलग करना। पिछले कुछ दशकों में, नैनोकणों (एनपी) ने विभिन्न विषम उत्प्रेरक के क्षेत्रों पर हावी हो गए हैं, और उत्प्रेरक गतिविधियों को एनपी के आकार को अलग करके प्रभावी ढंग से ट्यून किया जा सकता है। केवल हाल के वर्षों में, अत्यधिक बिखरे हुए एकल-परमाणु उत्प्रेरक (एसएसी) अपने अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक संरचना और समन्वय वातावरण के कारण कई उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं के प्रति उत्कृष्ट गुण ों के लिए उभरे। विशेष रूप से, एसएसी ने पहले से ही विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं (एचईआर, ओआरआर, ओईआर) और विद्युत रासायनिक ऊर्जा प्रणालियों (जैसे, सुपरकैपेसिटर, रिचार्जेबल बैटरी) 4,5,6 जैसे ऊर्जा रूपांतरण में बेहतर प्रदर्शन का प्रदर्शन किया है। जबकि उत्प्रेरक अनुप्रयोगों में एनपी और एसएसी दोनों के अपने संबंधित फायदे और सीमाएं हैं, ऐसी प्रतिक्रियाएं मौजूद हैं जिन्हें उत्प्रेरक प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ावा देने के लिए एनपी और एसएसी दोनों की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, नी- और एन-सह-डोप्ड कार्बन नैनोट्यूब अधिरचना पर समर्थित आरयू एनपी एसिटिक एसिड7 के उच्च उत्प्रेरक गीली हवा ऑक्सीकरण की सुविधा प्रदान कर सकते हैं। कमरे के तापमान पर अत्यधिक चयनात्मक कीटोन और एल्डिहाइड हाइड्रोजनीकरण के लिए पीडी1 + एनपी / टीआईओ2 उत्प्रेरक द्वारा इस सहक्रियात्मक प्रभाव का भी प्रदर्शन कियागया था। सहक्रियात्मक एनपी और एसएसी उत्प्रेरक के क्षेत्र में तेजी लाने और उनके उत्प्रेरक अनुप्रयोगों पर अधिक पता लगाने के लिए, उत्प्रेरक संश्लेषण का एक आसान तरीका अत्यधिक वांछनीय है, और परमाणु रूप से बिखरे हुए सक्रिय साइट के उच्च लोडिंग की शुरूआत एसएसी9 के एकत्रीकरण की उच्च प्रवृत्ति के कारण एक चुनौती बनी हुई है।

नाइट्रोएरीन 10, ऑक्सीजन कमी प्रतिक्रिया और हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया11,12, लिथियम-ऑक्सीजन बैटरी 13 के हाइड्रोजनीकरण में अनुप्रयोगोंके लिए एसएसी को संश्लेषित करने के लिए कई तरीकों का उपयोग किया गया है। सबसे आम रणनीति बॉटम-अप दृष्टिकोण है, जिसमें धातु अग्रदूतों को इसी समर्थन के दोषों पर अवशोषित, कम और स्थिर किया गया था। मोनोन्यूक्लियर धातु परिसरों को पहले समर्थन के कार्यात्मक समूह से भी जोड़ा जा सकता है, इसके बाद कार्बनिक लिगेंड को हटा दिया जा सकता है, इस प्रकार उत्प्रेरक प्रक्रिया के लिए सक्रिय धातु साइटों का निर्माण होता है। परमाणु परत जमाव (एएलडी) शायद अभिकारकों के बार-बार एक्सपोजर के साथ सब्सट्रेट पर फिल्म की एक पतली परत जमा करके बॉटम-अप फैब्रिकेशन के लिए सबसे अधिक बार इस्तेमाल की जाने वाली प्रक्रिया है। यद्यपि उत्प्रेरक आकार को ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है और प्रतिक्रियाशीलता में काफी सुधार किया जा सकता है14, सब्सट्रेट की शुद्धता बल्कि मांग थी, और धातु लोडिंग अपेक्षाकृत कम थी, जिसके परिणामस्वरूप व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए उच्च उत्पादन लागत थी। सतह चार्जिंग प्रभावों के माध्यम से धातु ऑक्साइड और नाइट्राइड जैसे समर्थन सतहों पर धातु नैनोकणों को स्थिर करने के लिए प्रत्यक्ष संसेचन, सह-वर्षा और जमाव-वर्षा जैसे विभिन्न तरीकों को नियोजित किया गया है। हालांकि, धातु लोडिंग में वृद्धि आमतौर पर धातु परमाणुओं या नैनोकणों के महत्वपूर्ण ढेर और क्लस्टर गठन की ओर ले जाती है। इसलिए, आमतौर पर, एक बहुत पतला धातु समाधान की आवश्यकता होती है, इस प्रकार उत्प्रेरक15 के कम एसएसी लोडिंग के लिए अग्रणी होता है। फार्मिक एसिड के चयनात्मक डिहाइड्रोजनीकरण के लिए अत्यधिक सक्रिय सह-एनएक्स सक्रिय साइटों के साथ परमाणु रूप से बिखरे हुए धातु उत्प्रेरक तैयार करने के लिए धातु अग्रदूतों के साथ पायरोलिसिस से गुजरने के लिए फेनान्थ्रोलिन जैसे अमाइन लिगेंड को नियोजित किया गया है। हालांकि, अमाइन अग्रदूतों16 में उपलब्ध एन परमाणुओं की सीमित संख्या के कारण धातु लोडिंग अपेक्षाकृत कम (2-3 डब्ल्यूटी%) थी।

पिछले कुछ दशकों में, हाइड्रोजन को जीवाश्म ईंधन या हाइड्रोकार्बन, जैसे कोयला, प्राकृतिक गैस और गैसोलीन को बदलने के लिए एक संभावित विकल्प के रूप में माना जाता है, पूर्व के शून्य उत्सर्जन के लाभ के कारण। अब तक, लगभग 94% वाणिज्यिक हाइड्रोजन अभी भी जीवाश्म ईंधन की सुधार प्रक्रिया से उत्पादित होता है, जिसमें प्रक्रिया ग्रीनहाउस गैस का एक बड़ा सौदा जारी करती है17. इसलिए, जल इलेक्ट्रोलिसिस जैसे नवीकरणीय संसाधनों से हाइड्रोजन उत्पादन जीवाश्म संसाधनों और गंभीर कार्बन उत्सर्जन की समस्या को हल करने का एक तरीका है। हालांकि, कम हाइड्रोजन उत्पादन दक्षता ने उनके व्यापक अनुप्रयोगों में बाधा डाली है। इस प्रकार, जल-विभाजन के लिए इस गतिज ऊर्जा बाधा को दूर करने के लिए, पिछले दशक में कई कुशल इलेक्ट्रोउत्प्रेरक की खोज की गई है18. एक अन्य मुद्दा परिवेश की स्थिति में हाइड्रोजन गैस की गैसीय और विस्फोटक प्रकृति के कारण भंडारण समस्या है। संपीड़न जैसे भौतिक भंडारण विधियों के लिए हाइड्रोजन को 700-800 बार तक संपीड़ित करने की आवश्यकता होगी, और द्रवीकरण द्वारा क्रायोजेनिक भंडारण के लिए -253 डिग्री सेल्सियस पर कम तापमान की आवश्यकता होगी19. यद्यपि व्यावसायीकरण हाइड्रोजन ईंधन सेल संचालित वाहनों को सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया गया है, भंडारण समस्या को अभी तक हल नहीं किया गया है यदि प्रौद्योगिकी का उपयोग लघु उपकरणों और मिनी-ईंधन कोशिकाओं जैसे व्यापक अनुप्रयोगों में किया जाना है। इस प्रकार, रासायनिक एच सामग्रियों का उपयोग करने के भंडारण के तरीके हाइड्रोजन ऊर्जा अनुसंधान में गर्म केंद्रों में से एक रहे हैं। रासायनिक एच भंडारण सामग्री के कुछ उदाहरण अमोनिया बोरेन (एबी) हैं20, फॉर्मिक एसिड (एफए)21, अमोनिया गैस22, सोडियम अलानेट23, और मैग्नीशियम हाइड्राइड24. इनमें से, एबी में कम आणविक भार (30.7 ग्राम · मोल) है-1), उच्च ग्रेविमेट्रिक और वॉल्यूमेट्रिक घनत्व (196 जीएच)2किलो किलो-1 और 146 जीएच2· L-1, क्रमशः)। इसके अलावा, यह एक हवा और नमी स्थिर यौगिक, गैर विषैले और पानी में अत्यधिक घुलनशील है। विभिन्न समर्थित सामग्रियों पर धातु नैनोकणों का व्यापक रूप से एबी से हाइड्रोजन के तीन समकक्षों को छोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे प्लैटिनम- (पीटी-), पैलेडियम- (पीडी-), रूथेनियम- (आरयू-), कोबाल्ट- (सह-), और निकल- (नी-) आधारित उत्प्रेरक। कार्बन सामग्री पर समर्थित सह-आधारित विषम उत्प्रेरक विशेष रूप से उनकी कम लागत, उच्च बहुतायत और वसूली में आसानी के कारण बहुत ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। कई सिंथेटिक रणनीतियों की सूचना दी गई है, जैसे कि शाखित पॉलीथीनिलिन-सजाए गए ग्राफीन ऑक्साइड पर समर्थित सह एनपी25. एक बड़े सतह क्षेत्र के साथ 3 डी संरचना 2-3 एनएम आकार सीमा पर बनाए रखने वाले सह एनपी के स्थिरीकरण को सुनिश्चित करती है और एनपी के एकत्रीकरण को रोकती है। एक अन्य रणनीति छोटे आकार के साथ सह एनपी का समर्थन करने के लिए एन-डोप्ड कार्बन सामग्री का उपयोग करना है। सह (सालेन) का उपयोग करना26 और सह-एमओएफ27 अग्रदूतों के रूप में (धातु कार्बनिक ढांचा), एन-डोप्ड झरझरा कार्बन सामग्री पर समर्थित 9.0 एनएम और 3.5 एनएम के सह एनपी क्रमशः तैयार किए गए हैं। एबी हाइड्रोलिसिस के प्रति स्थिरता अधिक है और प्रतिक्रियाशीलता 10 प्रतिक्रिया रन के बाद प्रारंभिक गतिविधि के 95% से अधिक को बनाए रख सकती है। हाल ही में, एबी हाइड्रोलिसिस के लिए खोखले सूक्ष्म / नैनोस्ट्रक्चर वाले उत्प्रेरक का शोषण किया गया है। ये सामग्रियां पारंपरिक रूप से हाइड्रोथर्मल विधियों द्वारा तैयार की जाती हैं और लिथियम-आयन बैटरी, सुपरकैपेसिटर, रासायनिक सेंसर और विषम उत्प्रेरक अनुसंधान के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। इस प्रकार, एबी हाइड्रोलिसिस की ओर तांबा-कोबाल्ट तालमेल खोखले क्यूएमओओ द्वारा प्रदर्शित किया गया है4-कोमू428, जो 104.7 मिनट का उच्च टीओएफ देता है-1. अन्य अत्यधिक संरचनात्मक-निर्भर उदाहरणों में कोर-शेल सीयूओ-एनआईओ /3O429, कंपनीxघन1−xसह2O4@Coyघन1−yसह2O4 जर्दी-खोल प्रकार30, और नी0.4घन0.6सह2O4 नैनोएरे31 एबी हाइड्रोलिसिस की ओर भी सक्रिय पाया गया। एक अन्य प्रकार की उभरती हुई सामग्रियों को हेटरोस्ट्रक्चर्ड उत्प्रेरक के रूप में जाना जाता है, जैसे कि एमएक्सनेस और स्तरित डबल हाइड्रॉक्साइड (एलडीएच), इलेक्ट्रोकैटेलिटिक और फोटोकैटेलिटिक प्रतिक्रिया के लिए तेजी से शोषण किया जा रहा है32,33,34,35. ये सामग्रियां जैसे कि एनआईएफई-स्तरित डबल हाइड्रॉक्साइड36,37 और सीओबी-एन सामग्री जिसमें एन-डोप्ड कार्बन-कोबाल्ट बोराइड हेटरोइंटरफेस होते हैं38 ऑक्सीजन विकास और कमी प्रतिक्रिया के लिए विशेष रूप से सक्रिय हैं। सिद्धांत रूप में, अमोनिया बोरेन जैसे हाइड्रोजन भंडारण सामग्री से हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रियाओं के लिए उनका और शोषण किया जा सकता है39. उत्प्रेरक और सब्सट्रेट के बीच बातचीत को अधिकतम करना भी एबी हाइड्रोलिसिस के लिए एक और रणनीति है। च्यांग एट अल ने एबी के साथ एक शुरू की गई जटिल प्रजाति बनाने के लिए ग्राफीन ऑक्साइड की सतह ऑक्साइड समूह का उपयोग किया है40, इस प्रकार नी0.8पाइंट0.2जीओ और आरजीओ ने एबी हाइड्रोलिसिस के प्रति उत्कृष्ट प्रतिक्रियाशीलता का प्रदर्शन किया। सह और नी द्विधात्विक उत्प्रेरक के समर्थन के रूप में α-एमओसी के उपयोग ने पानी के अणुओं की सक्रियता में सहायता की और एबी हाइड्रोलिसिस की दिशा में उच्च टीओएफ प्राप्त किया, जो वाणिज्यिक पीटी / सी उत्प्रेरक की तुलना में चार गुना अधिक है41.

डिसायंडियामाइड और संबंधित सी3एन4 सामग्रियों की उच्च एन सामग्री का लाभ उठाते हुए, अत्यधिक छितरी हुई सह- और एन-डोप्ड कार्बन नैनोट्यूब पर समर्थित कोबाल्ट एनपी के एक सरल संश्लेषण को प्राप्त करने के लिए एक प्रोटोकॉल यहां प्रस्तुत किया गया है। सी3एन4 सामग्रियों के पायरोलिसिस के दौरान गठित परमाणु रूप से बिखरे हुए सह से सह एनपी का क्रमिक इन-सीटू गठन यह सुनिश्चित करता है कि 1) सह एनपी और सह डोपेंट अत्यधिक बिखरे हुए हैं; 2) सह एनपी को डोप्ड कार्बन समर्थन पर दृढ़ता से लंगर डाला जा सकता है और 3) सह एनपी आकार को पायरोलिसिस के तापमान और समय द्वारा सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जा सकता है। सह-एन-सीएनटी, दृढ़ता से लंगर डाले हुए सह एनपी और पानी के अणुओं की सोखना ऊर्जा को कम करने के लिए सह डोपेंट की क्षमता के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन उत्पादन के लिए एबी के हाइड्रोलिसिस के प्रति बेहतर स्थिरता पाई गई थी। उत्प्रेरक के सिंथेटिक प्रोटोकॉल का विवरण और हाइड्रोजन उत्पादन का माप इस रिपोर्ट का केंद्र बिंदु होगा।

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Protocol

चेतावनी: पाठकों को प्रासंगिक सामग्री सुरक्षा डेटा शीट (एमएसडीएस) से उचित रासायनिक हैंडलिंग के लिए इस पत्र में वर्णित रसायनों के गुणों और विषाक्तता की सावधानीपूर्वक जांच करने की सलाह दी जाती है। इस्तेमाल किए गए कुछ रसायन स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हैं, और विशेष देखभाल की जानी चाहिए। मानव स्वास्थ्य पर नैनोमैटेरियल्स का प्रभाव अज्ञात है और सुरक्षा और स्वास्थ्य जोखिम पैदा कर सकता है। इन सामग्रियों के साथ त्वचा के माध्यम से साँस लेना और संपर्क से बचा जाना चाहिए। सुरक्षा सावधानियों का भी प्रयोग किया जाएगा, जैसे कि उत्प्रेरक संश्लेषण के दौरान अपशिष्ट गैस को धुएं के हुड में जारी करना और हाइड्रोजन गैस के उचित वेंटिंग के साथ उत्प्रेरक प्रदर्शन मूल्यांकन। व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरणों को हर समय पहनने की सलाह दी जाती है। हाइड्रोजन एक संभावित विस्फोटक गैस है जिसमें हवा में 4% -74% से बहुत व्यापक ज्वलनशीलता होती है। हाइड्रोजन गैस को वायुमंडल में ठीक से वेंट करने की अनुमति देने के लिए देखभाल की जाएगी।

1. मेलेम-सी 3एन4 सामग्री का संश्लेषण

  1. 280 ग्राम डाइसायंडियामाइड (घनत्व = 1.4 ग्राम सेमी -3) को 800 मिलीलीटर बीकर में तौलें।
  2. उपरोक्त ठोस के साथ बीकर को मफल भट्ठी में रखें और धीरे-धीरे कमरे के तापमान से तापमान को 5 डिग्री सेल्सियस मिनट -1 के रैंप के साथ 350 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाएं।
  3. 2 घंटे के लिए तापमान 350 डिग्री सेल्सियस पर रखें, प्राकृतिक शीतलन द्वारा भट्ठी को ठंडा करें।
  4. प्राप्त सफेद ठोस पदार्थों को मेलेम रूप (डीसीडी -350) में सी 3 एन4 सामग्री के रूप में ठीक पाउडर में पीस लें।
    नोट: उपज 175 ग्राम है।

2. अलग-अलग तापमान पर मेलेम-सी 3एन4 और सह (एसीएसी) 2 मिश्रण को एनीलिंग करना

  1. 10.0 ग्राम मेलम-सी3एन4 को 0.218 ग्राम सह (एसीएसी) 2 [सह: मेलेम-सी3एन4 = 1: 200 (वजन अनुपात)] के साथ मिलाएं। दो ठोस पदार्थों को पीसकर तब तक मिलाएं जब तक कि सजातीय रंग न देखा जाए।
  2. साइट्रिक एसिड समाधान के 6 मिलीलीटर जोड़ें (पानी: इथेनॉल = 1: 1, साइट्रिक एसिड = 10 ग्राम · एल -1) सजातीय मिश्रण के लिए और आगे सामग्री को पीस लें।
  3. 6 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर एक ओवन में सामग्री सूखी।
  4. सामग्री को एक चौकोर आकार के क्रूसिबल में रखें और फिर इसे ट्यूबलर भट्ठी में रखें।
  5. कमरे के तापमान से 800 डिग्री सेल्सियस तक 2.6 डिग्री सेल्सियस -1 की हीटिंग दर पर सामग्री को गर्म करें और 100 एमएल मिनट -1 के एआर प्रवाह के तहत 2 घंटे के लिए रखें।
  6. धीरे-धीरे प्राकृतिक शीतलन द्वारा भट्ठी को ठंडा करें।
  7. उत्प्रेरक नमूनों को वजन दें। यहां, उपज 0.65 ग्राम थी।

3. अमोनिया बोरेन हाइड्रोलिसिस से हाइड्रोजन रिलीज को मापना

  1. पानी से भरे उल्टे सिलेंडर प्रणाली (पूरक चित्रा 1) स्थापित करें।
  2. 0.1 एम एच2एसओ4 धोने समाधान सेट करें।
  3. श्लेनक फ्लास्क को धोने के समाधान और पानी से भरे उल्टे सिलेंडर से कनेक्ट करें।
  4. पानी के स्नान के तापमान को 40 डिग्री सेल्सियस पर सेट करें।
  5. श्लेंक फ्लास्क में उत्प्रेरक के 0.04 ग्राम रखें।
  6. 0.948 मिलीलीटर पानी (एकाग्रता = 0.04 ग्राम एमएल -1) में 0.04 ग्राम अमोनिया बोरेन के साथ पानी में अमोनिया बोरेन का घोल तैयार करें।
  7. हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर को एनएच3बीएच3 समाधान (40 मिलीग्राम · एमएल -1) के 1 एमएल इंजेक्ट करें।
  8. प्रतिक्रिया आगे बढ़ने के रूप में जल स्तर में गिरावट की निगरानी करें। निर्दिष्ट समय पर उत्पादन की मात्रा को सावधानीपूर्वक रिकॉर्ड करें, उदाहरण के लिए, प्रत्येक 5 एस अंतराल।
  9. मिनटों में एच2 उत्पादन बनाम समय की मात्रा के ग्राफ को प्लॉट करें।

4. काइनेटिक अध्ययन

  1. सक्रियण ऊर्जा का निर्धारण
    1. 40 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान का तापमान सेट करें।
    2. 0.04 ग्राम उत्प्रेरक और 10 मिलीलीटर पानी को श्लेंक फ्लास्क में रखें और पानी के स्नान में विसर्जित करें। 6 मिनट के लिए एक अल्ट्रासोनिक स्नान में 40 किलोहर्ट्ज पर समाधान सोनीकेट करें।
    3. हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर को एनएच3बीएच3 समाधान (40 मिलीग्राम · एमएल -1) के 1 एमएल इंजेक्ट करें।
    4. हाइड्रोजन रिलीज के पूरा होने का समय रिकॉर्ड करें।
    5. 35 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान के तापमान को सेट करने के लिए चरण 4.1.1-4.1.4 दोहराएं।
    6. क्रमशः 30 डिग्री सेल्सियस और 25 डिग्री सेल्सियस पर उपरोक्त प्रयोग को दोहराएं।
    7. निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके ग्राफ पर विशिष्ट दर स्थिर बनाम समय प्लॉट करें। एलएन के और 1/टी के एक भूखंड को एक सीधी रेखा उत्पन्न करनी चाहिए।
      Equation 1
      जहां केओ विशिष्ट दर स्थिर (मोल एच2 ·जीसह -1 · मिनट -1) को दर्शाता है, आर आदर्श गैस स्थिरांक (8.314 केजे · मोल -1) है, टी प्रतिक्रिया तापमान (के) का प्रतिनिधित्व करता है, और ए पूर्व-घातीय कारक है (मोल एच2 जीसह -1 · मिनट -1)।
  2. टर्नओवर आवृत्ति और विशिष्ट हाइड्रोजन उत्पादन दर का निर्धारण
    1. निम्नलिखित समीकरण के अनुसार टर्नओवर आवृत्ति की गणना करें:
      Equation 2
      जहां एनएच2 उत्पादित हाइड्रोजन का मोल है, Δt पूर्ण हाइड्रोजन रिलीज के लिए आवश्यक समय है और एनएम उत्प्रेरक में धातु की दाढ़ की मात्रा है।
    2. निम्नलिखित समीकरण42,43 के अनुसार विशिष्ट हाइड्रोजन उत्पादन दर की गणना कीजिए:
      Equation 3
      जहां ΔVH2 उत्पादित हाइड्रोजन की मात्रा है, t प्रारंभ और स्थिर चरणों के लिए आवश्यक समय है (उदाहरण के लिए, वह समय जहां 40 मिलीग्राम अमोनिया बोरेन के लिए 70 मिलीलीटर हाइड्रोजन उत्पन्न होता है, वह समय जहां 80 मिलीग्राम अमोनिया बोरेन के लिए 140 मिलीलीटर हाइड्रोजन उत्पन्न होता है) और ωM उत्प्रेरक में धातु का द्रव्यमान होता है।
  3. [अमोनिया बोरेन] और प्रतिक्रिया दर के बीच संबंध का निर्धारण
    1. 40 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान का तापमान सेट करें।
    2. 40 मिलीग्राम उत्प्रेरक और 10 मिलीलीटर पानी को श्लेंक फ्लास्क में रखें और पानी के स्नान में विसर्जित करें। 6 मिनट के लिए एक अल्ट्रासोनिक स्नान में 40 किलोहर्ट्ज पर समाधान सोनीकेट करें।
    3. हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर को एनएच3बीएच3 समाधान (40 मिलीग्राम · एमएल -1) के 1 एमएल इंजेक्ट करें।
    4. हाइड्रोजन रिलीज के पूरा होने का समय रिकॉर्ड करें।
    5. हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर को एनएच 3 बीएच3समाधान (यानी, 80 मिलीग्राम प्रति 2 एमएल) के 2 एमएल इंजेक्शन चरण4.3.3 दोहराएं।
    6. हाइड्रोजन रिलीज के पूरा होने के लिए समय रिकॉर्ड करने के लिए क्रमशःएनएच 3बीएच 3 समाधान (40 मिलीग्राम / एमएल) के 0.5 एमएल और 0.25 एमएल के साथ चरण 4.3.1-4.3.4 दोहराएं।
    7. निम्नलिखित समीकरण44 के अनुसार अभिक्रिया दर की गणना कीजिए:
      Equation 4
      जहां ΔmlH2 उत्पादित हाइड्रोजन की मात्रा है, Δt हाइड्रोजन रिलीज के 70 मिलीलीटर के लिए आवश्यक समय है।
    8. एलएन दर बनाम एलएन [अमोनिया बोरेन] प्लॉट करें और ग्राफ की ढलान निर्धारित करें।
  4. [उत्प्रेरक] और उत्पादन दर के बीच संबंधों का निर्धारण
    1. 40 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान का तापमान सेट करें।
    2. 40 मिलीग्राम उत्प्रेरक और 10 मिलीलीटर पानी को श्लेंक फ्लास्क में रखें और पानी के स्नान में विसर्जित करें। 6 मिनट के लिए एक अल्ट्रासोनिक स्नान में 40 किलोहर्ट्ज पर समाधान सोनीकेट करें।
    3. हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर को एनएच3बीएच3 समाधान (40 मिलीग्राम · एमएल -1) के 1 एमएल इंजेक्ट करें।
    4. हाइड्रोजन रिलीज के पूरा होने का समय रिकॉर्ड करें।
    5. उत्प्रेरक (20 मिलीग्राम, 40 मिलीग्राम, 60 मिलीग्राम, 80 मिलीग्राम) की मात्रा को अलग-अलग चरण 4.4.1-4.4 दोहराएं और हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर में एनएच3बीएच3 समाधान (यानी, 40 मिलीग्राम · एमएल -1) के 1 एमएल इंजेक्ट करें।
    6. उपरोक्त विभिन्न उत्प्रेरक मात्रा का उपयोग करने के लिए हाइड्रोजन रिलीज के पूरा होने का समय रिकॉर्ड करें।
    7. निम्नलिखित समीकरण44 के अनुसार अभिक्रिया दर की गणना कीजिए:
      Equation 5
      जहां ΔmlH2 उत्पादित हाइड्रोजन की मात्रा है, Δt हाइड्रोजन रिलीज के 70 मिलीलीटर के लिए आवश्यक समय है।
    8. एलएन दर बनाम एलएन प्लॉट करें[उत्प्रेरक] और ग्राफ की ढलान निर्धारित करें।

5. साइकिल चलाना प्रदर्शन परीक्षण

  1. 40 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान का तापमान सेट करें।
  2. 0.04 ग्राम उत्प्रेरक और 10 मिलीलीटर पानी को श्लेंक फ्लास्क में रखें और पानी के स्नान में विसर्जित करें। 6 मिनट के लिए एक अल्ट्रासोनिक स्नान में 40 किलोहर्ट्ज पर समाधान सोनीकेट करें।
  3. हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रिएक्टर को एनएच3बीएच3 समाधान (40 मिलीग्राम · एमएल -1) के 1 एमएल इंजेक्ट करें।
  4. हाइड्रोजन रिलीज के पूरा होने का समय रिकॉर्ड करें।
  5. उत्प्रेरक को फ़िल्टर करें, तीन बार पानी (5 एमएल) से धोया जाए, और फिर उत्प्रेरक को 3 घंटे के लिए ओवन (60 डिग्री सेल्सियस) में सुखाएं।
  6. उत्प्रेरक को 10 मिलीलीटर पानी में रखें और अल्ट्रासोनिक स्नान में 40 किलोहर्ट्ज पर समाधान को सोनीकेट करें।
  7. दस बार के लिए चरण 5.1.3-5.1.5 दोहराएँ।
  8. क्रमशः हाइड्रोजन उत्पादन मात्रा, टीओएफ और विशिष्ट पीढ़ी दर बनाम चक्र प्लॉट करें।

6. शुद्ध धातु एसए सीएनटी प्राप्त करने के लिए धातु एनपी के लिए लीचिंग प्रयोग

  1. 80 डिग्री सेल्सियस पर तेल स्नान तापमान सेट करें।
  2. उत्प्रेरक के 0.15 ग्राम और 0.5 एम एच2एसओ4 के 50 एमएल को श्लेंक फ्लास्क में रखें और तेल स्नान में विसर्जित करें।
  3. 2 घंटे के लिए प्रतिक्रिया हिलाओ।
  4. एक बुचनर फ़नल का उपयोग करके ठोस को फ़िल्टर करें और ठोस को विआयनीकृत पानी (10 मिलीलीटर प्रत्येक में 3x) से धो लें। 250 एमएल वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में लीचेट को 250 एमएल तक पतला करें।
  5. धातु नैनोकणों-लीचेड ठोस (जिसमें केवल सह-डोप्ड सीएनटी होता है) को इकट्ठा करें और ओवन में 60 डिग्री सेल्सियस पर सूखें।

7. आगमनात्मक युग्मित प्लाज्मा ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी (आईसीपी-ओईएस) का उपयोग करके धातु सामग्री निर्धारण

  1. कुल कोबाल्ट धातु सामग्री का निर्धारण
    1. अनुभाग 2 से लगभग 0.02 ग्राम तैयार उत्प्रेरक को 2 एम एसिड समाधान के 50 एमएल में रखें (एचसीएल: एचएनओ3 = 3: 1 तिल अनुपात)45,46 एक पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन-पंक्तिबद्ध स्टेनलेस स्टील आटोक्लेव में।
    2. पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन-लाइन वाले कंटेनर को स्टेनलेस स्टील बम में रखें और टोपी को सुरक्षित करें।
    3. बम को ओवन में रखें, तापमान को 180 डिग्री सेल्सियस पर सेट करें, और 12 घंटे के लिए बम को गर्म करें।
    4. बम निकालें और सामग्री खाली करें। ठोस फ़िल्टर करें और 200 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी के साथ 250 मिलीलीटर वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में विलेय को पतला करें।
      नोट: कमजोर पड़ने का उद्देश्य आईसीपी नमूनों की एकाग्रता को समायोजित करना है, जो धातु मानक एकाग्रता रेंज में फिट होगा, यानी, 0-40 पीपीएम।
    5. समाधान के आईसीपी-ओईएस परीक्षण को चलाएं और डब्ल्यूटी% में सह की कुल मात्रा की गणना करें।
  2. सीएनटी पर कोबाल्ट परमाणु सामग्री का निर्धारण
    1. चरण 6.5 से लगभग 0.02 ग्राम तैयार उत्प्रेरक को 2 एम एसिड समाधान के 50 एमएल में रखें (एचसीएल: एचएनओ3 = 3: 1 तिल अनुपात)45,46 पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन-पंक्तिबद्ध स्टेनलेस स्टील आटोक्लेव में।
    2. पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन-लाइन वाले कंटेनर को स्टेनलेस स्टील के बम में रखें और टोपी को सुरक्षित करें।
    3. बम को ओवन में रखें, तापमान को 180 डिग्री सेल्सियस पर सेट करें, और 12 घंटे के लिए बम को गर्म करें।
    4. बम निकालें और सामग्री खाली करें। ठोस फ़िल्टर करें और 200 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी के साथ 250 मिलीलीटर वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में विलेय को पतला करें।
      नोट: कमजोर पड़ने का उद्देश्य आईसीपी नमूनों की एकाग्रता को समायोजित करना है, जो धातु मानक एकाग्रता रेंज में फिट होगा, यानी, 0-40 पीपीएम।
    5. समाधान के आईसीपी-ओईएस परीक्षण को चलाएं और डब्ल्यूटी% में सह परमाणु सामग्री की मात्रा की गणना करें।
  3. कोबाल्ट नैनोकणों (एनपी) सामग्री का निर्धारण
    1. 7.1.5 और 7.2.5 की धातु सामग्री के बीच का अंतर सह एनपी का डब्ल्यूटी% है।

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Representative Results

कोबाल्ट एनपी की क्रिस्टलीयता और आकार निर्धारित करने के लिए एक्स-रे विवर्तन पैटर्न (एक्सआरडी) प्राप्त किए गए हैं। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, धातु कोबाल्ट के घन चरण के (111), (200) और (220) विमानों (क्रमशः 44.2 °, 51.5 °, और 75.8 ° के 2θ पर) के अनुरूप विवर्तन चोटियाँ जेसीपीडीएस (पाउडर विवर्तन मानकों के लिए संयुक्त समिति) पावर विवर्तन फ़ाइल (कार्ड # 15-0806)47 के साथ समझौते में मौजूद थीं। ग्रेफाइटिक कार्बन (एन-सीएनटी) के अनुरूप लगभग 26 ° के 2θ पर व्यापक शिखर को जेसीपीडीएस कार्ड # 75-1621 में अनुक्रमित किया जा सकता है। मजबूत और तेज विवर्तन चोटियां एक अच्छी तरह से परिभाषित क्रिस्टलीय संरचना का संकेत देती हैं।

Figure 1
चित्रा 1: 0.5 डब्ल्यूटी% सह/सीओएन एक्स-सीएनटी समर्थन काएक्सआरडी पैटर्न। काला वर्ग प्रतीक कं के क्रिस्टल विमान का प्रतिनिधित्व करता है कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

संरचनात्मक दोष और परिवर्तन को रमन स्पेक्ट्रम में चित्रित किया जा सकता है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। डी बैंड, जिसे सपा 3-संकरित कार्बन कंपन के संरचनात्मक विरूपण के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था, को 1338 सेमी -1 पर चोटी को सौंपा जा सकता है। जी बैंड, जो सपा 2-संकरित कार्बन डोमेन द्वारा हेक्सागोनल जाली में पहले-आदेशित बिखरने के ई2 जी बिखरने वाले कंपन मोड के कारण था, को 1585 सेमी -1 पर चोटी को सौंपा जा सकता है। आईडी /आईजी का अनुपात 1.13 निर्धारित किया गया था, यह दर्शाता है कि नमूने में दोष घनत्व की एक उच्च डिग्री थी। दोष के रूप में तैयार उत्प्रेरक48,49 की कार्बन संरचना में लंगर सह और एन डोपेंट के कारण हो सकता है। इसके अलावा, 475.4 सेमी -1, 519.3 सेमी -1 और 674.0 सेमी -1 पर तीन चोटियों का पता चला था जिन्हें कोबाल्ट नाइट्राइड चरण50 को सौंपा जा सकता है। इसने संकेत दिया कि सह एनपी का आंशिक नाइट्रिडेशन एनएच3 (जी) गठन के दौरान जी-सी3एन4 अपघटन से लगभग 700 डिग्री सेल्सियस49 पर हुआ। एबी हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया के बाद स्पेक्ट्रम की उपस्थिति में कोई अवलोकन योग्य परिवर्तन नहीं हुआ, जो तैयार उत्प्रेरक की उच्च स्थिरता का सुझाव देता है।

Figure 2
चित्रा 2: 0.5 डब्ल्यूटी% सीओ/सीओएनएक्स-सीएनटी समर्थन का रमन स्पेक्ट्रम। आईडी/आईजी क्रमशः डी बैंड और जी बैंड की चोटियों की ऊंचाई के अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

जैसा कि चित्रा 3 ए में दिखाया गया है, एक्सपीएस सर्वेक्षण स्पेक्ट्रम की कक्षीय चोटियों ने एन, सी और सह तत्वों की उपस्थिति को दर्शाया। प्रत्येक तत्व के रासायनिक विश्लेषण (ईएससीए) के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी तत्वों के रासायनिक राज्यों को इंगित करता है। तीन विशेषताओं चोटियों, अर्थात्, धातु सह, सह-एन, और सह2 +, चित्रा 3 बी में के रूप में सह 2 पी3/2 एक्सपीएस प्रोफाइल के स्थानिक संकल्प द्वारा दिखाया गया है। धातु सह, सीओ2 + (शायद सह नैनोकणों के आंशिक सतह ऑक्सीकरण के कारण) और सह-एनएक्स के अनुरूप चोटियां क्रमशः 778.2 ईवी, 779.8 ईवी और 781.1 ईवी पर स्थित थीं, जबकि सीओ 2 पी1/2 एक्सपीएस ने 795.8 ईवी पर स्थित सीओ2 + की उपस्थिति का संकेत दिया। चित्रा 3 सी में एन 1 एस उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रोफ़ाइल के विघटन से पता चला है कि 397.8 ईवी, 398.9 ईवी, 400.6 ईवी और 402.9 ईवी पर केंद्रित चार चोटियां क्रमशः सी-एन-सी, को-एन, सी-एन-एच और ग्रेफाइटिक एन के अनुरूप थीं। 397.8 ईवी पर अपेक्षाकृत मजबूत चोटी को नाइट्रोजन परमाणुओं 49,51 के साथधातु कोबाल्ट की मजबूत बातचीत की उपस्थिति के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, जो या तो कोबाल्ट नैनोकणों या / जैसा कि चित्रा 3 डी में दिखाया गया है, सी 1 एस के ईएससीए स्पेक्ट्रम को तीन मुख्य चोटियों में हल किया जा सकता है, जो कार्बन नैनोट्यूब संरचनाओं के गठन के दौरान कार्बन परमाणुओं के विभिन्न संकरण का संकेत देता है। लगभग 285 ईवी, 286 ईवी और 290 ईवी पर केंद्रित चोटियों को क्रमशः सी-सी एसपी3, सी-सी एसपी2 और सी = एन के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

Figure 3
चित्रा 3: 0.5 वाट% सह/सीओएन एक्स-सीएनटी समर्थन का विशिष्टएक्सपीएस स्पेक्ट्रा। (ए) एक्सपीएस सर्वेक्षण, (बी) सीओ 2 पी, (सी) एन 1 एस और (डी) सी 1 एस। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

सह-एन-सीएनटी समर्थन के विशिष्ट सतह क्षेत्र और ताकना आकार वितरण को तरल नाइट्रोजन तापमान (77 के) पर नाइट्रोजन सोखना-अवशोषण आइसोथर्म से मापा गया था। जैसा कि चित्रा 4 ए में दिखाया गया है, सोखना-अवशोषण आइसोथर्म ने आईयूपीएसी नामकरण के अनुसार टाइप IV के एक स्पष्ट हिस्टेरेसिस लुक का प्रदर्शन किया, जिसमें 42.02मीटर 2 · जी -1 के एक विशिष्ट सतह क्षेत्र एसबीईटी था। पीओ पर 391.6 एनएम व्यास से कम छिद्रों की कुल छिद्र मात्रा 0.25 सेमी3 · जी -1 है। बैरेट-जॉयनर-हेलेंडा (बीजेएच) विधियों के आधार पर औसत ताकना आकार वितरण 3.6 एनएम निर्धारित किया गया था, जैसा कि चित्रा 4 बी में दिखाया गया है।

Figure 4
चित्रा 4: सोखना-अवशोषण आइसोथर्म और आकार वितरण( ए) 0.5 डब्ल्यूटी% सह /सीओएनएक्स-सीएनटी सामग्री का सोखना-अवशोषण आइसोथर्म। (बी) बैरेट-जॉयनर-हेलेंडा (बीजेएच) विधि से निर्धारित 0.5 डब्ल्यूटी% सह/सह एसएसी-एन-सीएनटी का आकार वितरण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

सह-एन-सीएनटी नमूने के संरचनात्मक और रचनात्मक लक्षण वर्णन परिणाम 800 डिग्री सेल्सियस पर चित्रा 5 में दिए गए थे। यहां, जटिल कार्बन नैनोफाइबर की लंबाई 5 μm तक थी और ट्यूबलर नैनोस्ट्रक्चर को आंकड़े 5 ए-बी और चित्रा 6 में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। नैनोफाइबर52,53 के उत्प्रेरक विकास के परिणामस्वरूप सह नैनोपार्टिकल, एन-डोप्ड नैनोफाइबर की नोक पर स्थित था। यह आंकड़े 5 ए-बी में टीईएम (जेईएम -2100 प्लस, जेईओएल) छवियों से स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है और ईडीएस मैपिंग को चित्रा 5 सी में भी दिखाया गया था। इस तरह के सह नैनोपार्टिकल को ग्रेफाइटिक कार्बन की कुछ परतों द्वारा लपेटा गया था, जैसा कि चित्रा 5 डी और चित्रा 5 एफ में दिखाया गया है। ग्रेफाइटिक कार्बन इंटरलेयर का डी-स्पेसिंग लगभग 3.46 ए था, जिसे ग्रेफाइटिक कार्बन के (002) जाली विमान को सौंपा गया था। सह नैनोपार्टिकल की क्रिस्टलीय संरचना को ज़ोन अक्ष से चयनित क्षेत्र इलेक्ट्रॉन विवर्तन (एसएईडी) पैटर्न की Equation 20 विशेषता थी, जैसा कि चित्रा 5 ई में पता चला है। (111) के जाली विमानोंEquation 21, और Equation 22 क्रिस्टलीय सह को तदनुसार अनुक्रमित किया गया था। कार्बन नैनोफाइबर का मुख्य शरीर विभिन्न झुकावों की ग्रेफाइटिक कार्बन परतों से संपन्न है, जैसा कि आंकड़े 5 जी और चित्रा 5 आई में दिखाया गया है। चित्रा 5 एच में विवर्तन के छल्ले ने ग्रेफाइटिक कार्बन के {002}, {101} और {110} विशिष्ट विमानों की पुष्टि की। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के साथ प्राप्त छवि चित्रा 6 में दिखाया गया है।

Figure 5
चित्रा 5: ट्रांसमिशन उत्सर्जन माइक्रोस्कोपी। (ए, बी) सह-एन-सीएनटी की टीईएम छवियां और (सी) ईडीएस मैपिंग। (डी) टीईएम छवि और (ई) सीएनटी की नोक पर सह नैनोपार्टिकल का एसएईडी पैटर्न। (एफ) सह नैनोपार्टिकल को लपेटने वाले ग्रेफाइटाइज्ड कार्बन परतों की एचआरटीईएम छवि। (जी) टीईएम छवि, (एच) एसएईडी पैटर्न, और (आई) सीएनटी की एचआरटीईएम छवि। धराशायी नारंगी और पीले वर्ग क्रमशः (डी) में (एफ) और (जी) में (आई) के स्थान को इंगित करते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 6
चित्रा 6: स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी। 0.5 डब्ल्यूटी% सह / कोएनएक्स-सीएनटी समर्थन की एफई-एसईएम छवियां। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

आईसीपी-ओईएस द्वारा निर्धारित कुल धातु सामग्री 25.1 डब्ल्यूटी% पाई गई, जिसमें सीएनटी पर 9.7 डब्ल्यूटी% और सह डोपेंट का 15.4 डब्ल्यूटी% था, जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है। सह एनपी की उपस्थिति शायद संश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले धातु अग्रदूत सह (एसीएसी) 2 के उच्च लोडिंग के कारण थी।

वास्तविक आईसीपी-ओईएस परिणाम कुल सह (डब्ल्यूटी%) सह नैनोकणों (डब्ल्यूटी%) सह एकल परमाणु (डब्ल्यूटी%)
0.5 वाट% (नाममात्र) सह/सह-एन-सीएनटी 25.1 9.7 15.4

तालिका 1: आईसीपी-ओईएस द्वारा निर्धारित कुल धातु सामग्री।

एबी के हाइड्रोलिसिस की ओर उत्प्रेरक का उत्प्रेरक प्रदर्शन चित्रा 7 में दिया गया था। उत्प्रेरक ने पहले एक सक्रियण प्रक्रिया की, शायद सह-सह-एन2 सक्रिय चरण के क्रमिक गठन के कारण सह एसए54। अंत में, जब सक्रियण प्रक्रिया को स्थिर किया गया था, तो प्रतिक्रिया सैद्धांतिक मूल्य (हाइड्रोजन के 3.0 समकक्ष) के करीब हाइड्रोजन के 2.94 समकक्षों को छोड़ने के लिए 3.8 मिनट में समाप्त हो गई। टर्नओवर आवृत्ति (टीओएफ) 5.87 मोल एच2 · मोलसह -1 · मिनट -1 निर्धारित की गई थी, और विशिष्ट हाइड्रोजन पीढ़ी दर 2447 एमएल एच2 · जीसह -1 · मिनट -1 निर्धारित की गई थी।

प्रतिक्रिया के दर कानून को समझने के लिए, दर के सहसंबंध और उत्प्रेरक और अमोनिया बोरेन की मात्रा का अनुमान लगाया गया था, क्रमशः। जैसा कि चित्रा 8 में दिखाया गया है, एलएन दर बनाम एलएन [एबी] और एलएन [उत्प्रेरक] क्रमशः प्लॉट किए गए थे। दर ने अमोनिया बोरेन पर थोड़ी निर्भरता दिखाई, और उत्प्रेरक का प्रतिक्रिया क्रम लगभग 0.4 था, जो अमोनिया बोरेन के हाइड्रोलिसिस में अधिकांश अन्य रिपोर्ट की गई दर कानून से काफी अलग था, लेकिन सीओपी नैनोकणों द्वारा एबी हाइड्रोलिसिस पर रिपोर्ट किए गए एक के समान है, उत्प्रेरक55 पर एबी के लंबे प्रेरण समय के कारण 0.6 के रूप में रिपोर्ट किया गया है। इस प्रकार दर कानून को दर = के [उत्प्रेरक]1.3 [एबी] 0.4 होने के लिए निर्धारित किया जाता है। सक्रियण ऊर्जा (ईए) 42.8 केजे · मोल -1 होने के लिए निर्धारित किया गया था, जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है।

के रूप में तैयार उत्प्रेरक की उच्च स्थिरता को सत्यापित करने के लिए, 15 चक्रों के लिए साइकिल चलाने के प्रदर्शन का भी परीक्षण किया गया था। अमोनिया बोरेन को लगातार उत्प्रेरक के साथ प्रतिक्रिया करने की अनुमति दी गई थी, और यह पाया गया कि एबी जोड़ के 10वें समय तक, उत्प्रेरक प्रदर्शन में कोई स्पष्ट गिरावट नहीं आई थी, जैसा कि चित्रा 10 ए-सी में दिखाया गया है, यह पुष्टि करते हुए कि इस अध्ययन में उपयोग की जाने वाली सिंथेसिक रणनीति सीएनटी समर्थन पर नैनोकणों के मजबूत लंगर को प्राप्त कर सकती है। सीएनटी के ग्रेफाइटिक कार्बन से संलग्न एनपी प्रभावी रूप से धातु एनपी को ढेर से रोक सकते हैं। अंत में, इष्टतम पीएच पर सीएनटी पर एचओ-सह-एन2 जटिल प्रजातियों54 के गठन ने हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया के लिए सीएनटी पर पानी के अणुओं की सोखना ऊर्जा को प्रभावी ढंग से कम कर दिया। सक्रियण प्रक्रिया के दौरान, जैसा कि अधिक अमोनिया बोरेन जोड़ा गया था, प्रतिक्रिया मीडिया एक इष्टतम पीएच तक पहुंच गया जिसमें सभी सह डोपेंट सक्रिय थे। यह 2447 मिलीलीटरएच 2 · जी सह -1 मिनट -1 से 7 उत्प्रेरक प्रतिक्रिया में 3500 मिलीलीटर एच2 · जीसह -1 · मिनट -1 से विशिष्ट हाइड्रोजन पीढ़ी दर में क्रमिक वृद्धि द्वारा प्रदर्शितकिया गया था। एक्सआरडी परिणामों से पता चला है कि (पूरक चित्रा 2) सह नैनोकणों की स्थिति रीसायकल के बाद अपरिवर्तित रहती है। विस्तृत तंत्र पर निम्नलिखित अनुभाग में चर्चा की जाएगी।

Figure 7
चित्रा 7: एबी हाइड्रोलिसिस के दौरान 0.5 डब्ल्यूटी% सह/सह एसएसी का उत्प्रेरक प्रदर्शन (ए) सक्रियण से पहले और बाद में, (बी) इन दो स्थितियों में टीओएफ अनुपात। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 8
चित्रा 8: कैनेटीक्स अध्ययन( ए) विभिन्न एबी सांद्रता पर एबी के डिहाइड्रोजनीकरण के समय के भूखंड। (बी) प्राकृतिक लघुगणक पैमाने में एबी की विभिन्न सांद्रता पर एच2 पीढ़ी की दर का प्लॉट। (सी) उत्प्रेरक की विभिन्न मात्राओं पर एबी के डिहाइड्रोजनीकरण के समय के भूखंड। (डी) प्राकृतिक लघुगणक पैमाने में उत्प्रेरक की विभिन्न सांद्रता पर एच2 पीढ़ी की दर का प्लॉट। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 9
चित्रा 9: कैनेटीक्स अध्ययन( ए) विभिन्न तापमानों पर एबी के डिहाइड्रोजनीकरण के समय के भूखंड; (बी) प्राप्त गतिज डेटा से प्राप्त अरहेनियस भूखंड। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 10
चित्रा 10: चक्रीय प्रदर्शन अध्ययन (ए) पानी (10 एमएल) में 0.5 डब्ल्यूटी% सह / सह एसएसी उत्प्रेरक (40 मिलीग्राम) का पुनर्चक्रण, प्रत्येक चक्र में 313 के पर सिस्टम में एबी (1.30 एमएमओएल) के अलावा। (बी) प्रत्येक रीसायकल पर टीओएफ अनुपात। (सी) विशिष्ट उत्पादन दर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

पूरक चित्रा 1: अमोनिया बोरेन के हाइड्रोलिसिस से हाइड्रोजन रिलीज की मात्रा के माप के लिए सेटअप। अमोनिया बोरेन समाधान पूरी तरह से प्रतिक्रिया फ्लास्क में इंजेक्ट किए जाने के बाद माप दर्ज किया गया था। सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किसी भी अवशिष्ट अमोनिया गैस को धोने के लिए किया जाता था जो हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न हो सकता है। विस्थापित मात्रा को 10 एस के अंतराल पर दर्ज किया गया था क्योंकि पानी का स्तर उल्टे सिलेंडर के अंदर गिर गया था। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक चित्रा 2: 15 रीसायकल के बाद 0.5 डब्ल्यूटी% सीओ /सीओएन एक्स-सीएनटी समर्थन का एक्सआरडी पैटर्न। सह नैनोकणों की स्थिति अपरिवर्तित रहती है। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

पायरोलिसिस विधि एनपी के नियंत्रित आकारों के साथ विभिन्न हेटेरोएटम-डोप्ड ठोस समर्थन पर एक आयामी नैनोमैटेरियल के संश्लेषण में शक्तिशाली रणनीतियों में से एक बन गई है। उदाहरण के लिए, नैनोस्पेस-सीमित पायरोलिसिस रणनीति गुओ एट अल 56 द्वारा रिपोर्ट की गई थी। संक्षेप में, पूर्व-उपचारित एमडब्ल्यूसीएनटी, कोबाल्ट और फास्फोरस अग्रदूतों को एन2 वायुमंडल के तहत 800 डिग्री सेल्सियस पर पायरोलाइज्ड किया गया था, और एन-सीएनटी पर समर्थित सीओपी एनपी प्राप्त किए जा सकते हैं। सूक्ष्म छिद्रों की उपस्थिति पायरोलिसिस के दौरान सह और पी अग्रदूतों के लिए मार्ग के रूप में कार्य कर सकती है और छिद्रों के चारों ओर सी और एन परमाणुओं के साथ समन्वय कर सकती है। यह रणनीति एनपी के आकार को प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकती है और उनके एकत्रीकरण को रोक सकती है। धीमी गति से एकत्रीकरण के माध्यम से एसए के परिवर्तन से एनपी की नियंत्रित वृद्धि भी तैयार की जा सकती है। इससे पहले, नी-एसए-एन-सीएनटी को नी अग्रदूत और डिसायंडियामाइड52 के साथ एक-पॉट पायरोलिसिस विधि द्वारा भी तैयार किया गया था। 20.3% तक लोड हो रहे नी एसए एआर के तहत 800 डिग्री सेल्सियस पर प्राप्त किया गया था, और यह पाया गया कि 900 डिग्री सेल्सियस पर नी एनपी की थोड़ी मात्रा बनने लगी। प्रक्रिया के मामूली संशोधन के साथ, हमारे सह एसए संश्लेषण के लिए, यह पाया गया कि 700 डिग्री सेल्सियस की शुरुआत में, सह एनपी पहले से ही देखे गए थे, और यह पाया गया कि 2 घंटे के लिए 800 डिग्री सेल्सियस पर पायरोलिसिस, 9.7 डब्ल्यूटी% सह एनपी का गठन लगभग 15.4 डब्ल्यूटी% सीओ एसए शेष के साथ किया गया था। इसके अलावा, सह नैनोपार्टिकल समान रूप से ग्रेफाइटिक कार्बन की कुछ परतों द्वारा लपेटा गया था, जैसा कि चित्रा 5 डी और चित्रा 5 एफ में दिखाया गया है। ग्रेफाइटिक कार्बन की कुछ परतें, जिन्हें नैनोकणों के लिए एक सुरक्षात्मक कोटिंग माना जाता था, एनपी के आगे के विकास को प्रभावी ढंग से रोक सकती हैं और अमोनिया बोरेन हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं के बाद आगे के ढेर को रोक सकती हैं।

इस तथ्य को देखते हुए कि परमाणु डोपेंट का पता लगाने के लिए उच्च-कोण कुंडलाकार डार्क-फील्ड (एचएएडीएफ) इमेजिंग हमेशा उपलब्ध नहीं हो सकती है, एक्सआरडी और आईसीपी-ओईएस की एक संयुक्त तकनीक उत्प्रेरक नमूनों में परमाणु डोपेंट की उपस्थिति की प्रारंभिक जांच के लिए उपयोगी होगी। एनपी को आमतौर पर मजबूत और तेज चोटियों के रूप में अच्छी तरह से देखा जाता था, जबकि एसए को आमतौर पर एक्सआरडी स्पेक्ट्रम में व्यापक और कमजोर चोटियों के रूप में दिखाया गया था; इसलिए, एक्सआरडी स्पेक्ट्रम की बारीकी से निगरानी करने से सह एनपी का गठन सुनिश्चित होता है। इसके अलावा, चूंकि एनपी को पतला एसिड समाधान16 के साथ प्रतिक्रिया करके आसानी से लीच किया जा सकता है, जैसा कि प्रोटोकॉल की धारा 6 में दिखाया गया है, संबंधित एनपी और एसए की मात्रा का स्पष्ट रूप से अनुमान लगाया जा सकता है। यह प्रोटोकॉल सुनिश्चित करता है कि उत्प्रेरक इमेजिंग के लिए एचएएडीएफ को भेजने से पहले सह डोपेंट घटक हैं।

एसए सीएनटी तैयार करने के लिए रिपोर्ट की गई "वन-पॉट" पायरोलिसिस विधि से अलग, डीसीडी -350 को पहली बार मेलम-सी3एन 4 सामग्री (एम-सी 3 एन4) तैयार करने के लिए 350 डिग्री सेल्सियस पर एक मफल भट्ठी में डिसियांडियामाइड के अपघटन द्वारा तैयार किया गया था। इसका कारण डाइसायंडियामाइड, संभवतः एनएच3 (जी) और अमोनियम लवण के अपघटन के दौरान बड़ी मात्रा में गैस और ठोस पदार्थों के गठन के कारण था। इसलिए, ऊंचे तापमान पर ट्यूबलर भट्ठी में जमा होने वाले बहुत सारे ठोस पदार्थों से बचने के लिए एक-पॉट को दो-चरणीय प्रक्रिया में थोड़ा संशोधित किया गया था, जिससे भट्ठी के गैस आउटलेट को अवरुद्ध किया जा सकता है।

माना जाता है कि केंचुए के आकार के सीएनटी के गठन तंत्र को एम-सी3एन4 के आगे अपघटन के साथ सह धातु-उत्प्रेरित प्रतिक्रिया से गुजरना पड़ा था। एम-सी 3एन4 और सह अग्रदूत पूरी तरह से मिश्रित होने के बाद, 650 डिग्री सेल्सियस पर, एम-सी 3एन4 धीरे-धीरे जी-सी 3एन4 रूप में बदल गया। 700 डिग्री सेल्सियस पर, जी-सी 3एन4 अणुओं के भीतर सह एसए थर्मल रूप से सक्रिय होने लगे और अधिक मोबाइल बन गए। सह एसए का थर्मल आंदोलन तब आंतरिक तनाव पैदा करता है, जो एक निर्बाध ग्रेफाइटिक बेलनाकार नेटवर्क बनाने के लिए स्तरित सह-जी-सी 3एन4 परतों को कर्ल करता है, जिसे केंचुआ के आकार के सीएनटी के रूप में प्रदर्शित किया जाता है, जैसा कि चित्रा 6 में एफई-एसईएम छवियों में दिखाया गया है। डीसीडी -350 के सह अग्रदूत के नाममात्र अनुपात को 1: 200 से 1: 33.3 तक बढ़ाना सीएनटी उत्प्रेरक की अंतिम आकृति विज्ञान को बहुत प्रभावित करता है। सी-सीएनटी के नाइट्रिडेशन उपचार के दौरान, अधिक दोष घनत्व बनाया जा सकता है जो कार्बन संरचना49 में सह एसए और एन डोपेंट के लंगर डाले हुए कार्यान्वयन के कारण हुआ था। चूंकि 1:200 के डीसीडी -350 के सह अग्रदूत का अनुपात पायरोलिसिस के दौरान अधिक एनएच3 पीढ़ी का कारण बन सकता है; नतीजतन, चित्रा 2 में मनाया गया डी बैंड और जी बैंड 1 से अधिक था, जबकि 1: 33.3 के अनुपात के लिए, डी: जी 1 से नीचे गिर गया। यह समझा सकता है कि नैनोट्यूब का दोष नाइट्रिडेशन के कारण था। इसके अलावा, सह नाइट्राइड चोटियों की उपस्थिति ने सह एनपी के आंशिक नाइट्रिफिकेशन की उपस्थिति का संकेत दिया; हालाँकि, उत्प्रेरक के लिए 1: 33.3 के अनुपात के साथ ऐसी कोई चोटियां नहीं देखी गईं। इसलिए, एम-सी 3एन4 के सह अग्रदूत के अनुपात का उपयोग दोष घनत्व को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है, जबकि रमन स्पेक्ट्रम का उपयोग इसकी निगरानी के लिए किया जा सकता है।

उत्प्रेरक समर्थन पर एनपी और एसए का तालमेल प्रतिक्रिया प्रकारों के लिए बहुत विशिष्ट था, और इसलिए एबी हाइड्रोलिसिस तंत्र को समझना प्रभावी उत्प्रेरक डिजाइन में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है और एनपी-एसए उत्प्रेरक के लिए अधिक उपयोगी अनुप्रयोगों का पता लगा सकता है। विभिन्न अनुसंधान समूहों द्वारा कई एबी हाइड्रोलिसिस तंत्र प्रस्तावित किए गए थे। नी2पी उत्प्रेरक की सतह पर एक मध्यवर्ती बीएच3 ओएच-एनएच 4 + के गठन का प्रस्ताव रखा और इसके बाद हाइड्रोजन अणुओं57 का उत्पादन करने के लिए एच2ओ के बाद के हमले का प्रस्ताव रखा। जू एट अल ने बताया कि एबी अणु एक सक्रिय परिसर बनाने के लिए धातु एनपी सतह के साथ बातचीत करता है, और यह दर-निर्धारण चरण (आरडीएस) 58 होना चाहिए। धातु एनपी की सतह पर अमोनिया बोरेन अणु पर पहले एच2ओ अणु द्वारा हमला किया गया था, इसके बाद बी-एन बॉन्ड का ठोस पृथक्करण हुआ था। हाइड्रोजन को तब धातु एनपी सतह (-बी (ओएच) एच 2 *, -बी (ओएच)2 एच * और -बी (ओएच) 3 *) पर बोरेट आयन के सहवर्ती उत्पादन के साथ जारी किया गया था। जागीरदार एट अल ने एबी के बोरान परमाणु पर एच2ओ के हमले के बाद एक क्षणिक एम-एच बॉन्ड के गठन की सूचना दी, इसके बाद हाइड्रोजन अणु59 जारी करने के लिए एम-एच बॉन्ड पर एक और एच2ओ अणु की प्रतिक्रिया हुई। गतिज आइसोटोप प्रभाव का अध्ययन करने के लिए विलायक के रूप में डी2ओ का उपयोग करते हुए, फू एट अल ने पुष्टि की कि जारी हाइड्रोजन का आधा हिस्सा एच2ओ से आया था, और हाइड्रोजन का आधा एबी55 से आता है। चेन एट अल ने पहले एसएन2 तंत्र का प्रस्ताव रखा, जहां एच2ओ और एबी को पहले निको2पी2 की उत्प्रेरक सतह पर अधिशोषित किया जाता है। बी परमाणु पर ओएच * अणु के हमले के तहत बी (ओएच) एच3 *, बी (ओएच) 2 एच 2* और बी (ओएच) 3एच * (यानी, ओएच * + बीएच3 एनएच 3* → बी (ओएच)3 एच * + एनएच3 *) जैसे मध्यवर्ती की एक श्रृंखला का उत्पादन करने के लिए। बी (ओएच) 3एच * प्रजातियां तब एच * जारी करने के लिए अलग हो जाती हैं, और बी (ओएच) एच2 * एनएच3 * के साथ एनएच3बी (ओएच) एच2 * बनाने के लिए पुनर्संयोजन करती हैं, और प्रक्रिया को तब तक दोहराया जाता है जब तक कि हाइड्रोजन के सभी तीन समकक्ष जारी नहीं किए जाते। यद्यपि विभिन्न उत्प्रेरकों द्वारा तंत्र थोड़ा भिन्न हो सकता है, एच2ओ अणुओं की भागीदारी हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं की दर के लिए महत्वपूर्ण थी। यह प्रस्तावित किया जाता है कि जैसे-जैसे एबी का हाइड्रोलिसिस आगे बढ़ता है, प्रतिक्रिया मीडिया थोड़ा क्षारीय हो जाता है, जिसने एच2 ओ अणुओं के ऑक्सीडेटिव जोड़ द्वारा एचओ * -सह-एन2प्रजातियों के गठन की सुविधा प्रदान की, जैसा कि चित्र 11 में दिखाया गया है। यह प्रजाति एच2ओ अणुओं की सोखना ऊर्जा को कम कर सकती है। इसी समय, प्रचुर मात्रा में सह-एनएक्स सक्रिय साइट सह एनपी को इलेक्ट्रॉनों को दान कर सकती है, जिससे उन्हें ऑक्सीडेटिव जोड़60,61 के माध्यम से एबी को सक्रिय करने के लिए अधिक सक्रिय बना दिया जाता है। एबी और एच 2 ओ दोनों से एच परमाणुतब एच 2को छोड़ने के लिए रिडक्टिव उन्मूलन से गुजर सकता है। बेहतर उत्प्रेरक प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए एबी और एच2ओ सोखना कैनेटीक्स को अनुकूलित करने के लिए प्रतिक्रिया मीडिया की क्षारीयता को संशोधित करने के लिए भविष्य का काम आयोजित किया जाएगा।

Figure 11
चित्रा 11: सह-एन-सीएनटी उत्प्रेरक द्वारा अमोनिया बोरेन हाइड्रोलिसिस के दीक्षा चरण के लिए प्रस्तावित तंत्र। यह प्रस्तावित किया गया था कि पानी के अणुओं को पहले सक्रिय सह एकल परमाणुओं पर अधिशोषित किया गया था, इसके बाद अमोनिया बोरेन अणुओं के सक्रिय बी-एच बांड के साथ बातचीत की गई थी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

संक्षेप में, केंचुआ जैसे सीएनटी नैनोस्ट्रक्चर पर समर्थित सह एनपी और सह एसए दोनों से बना एक प्रकार का विषम उत्प्रेरक एक सरल संश्लेषण रणनीति के साथ प्रदर्शित किया गया था। एनपी और एसए और उच्च दोष घनत्व दोनों की प्रचुर मात्रा के साथ नैनो-उत्प्रेरक सफलतापूर्वक तैयार किया गया था। इन सबसे ऊपर, तैयार नैनो-उत्प्रेरक ने हाइड्रोजन गैस उत्पादन के लिए अमोनिया बोरेन की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया की दिशा में उत्कृष्ट गतिविधि और स्थिरता का प्रदर्शन किया, एनपी और एसए दोनों द्वारा संयुक्त कार्यों के माध्यम से सफल उत्प्रेरक डिजाइन का प्रदर्शन किया। प्रदर्शित उच्च स्थिरता औद्योगिक अनुप्रयोगों की उच्च शक्ति और स्थिर आवश्यकता के लिए अधिक विश्वसनीय प्रदर्शन के साथ हाइड्रोजन उत्पादन की सुविधा प्रदान कर सकती है, जैसे कि परिवहन और रसद क्षेत्र में ट्रक और फोर्कलिफ्ट के माध्यम से कार्गो परिवहन।

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Disclosures

हमारे पास बताने के लिए कुछ नहीं है।

Acknowledgments

यह काम पूरी तरह से हांगकांग विश्वविद्यालय अनुदान समिति द्वारा वित्त पोषित किया गया था - संस्थागत विकास योजना (आईडीएस) सहयोगी अनुसंधान अनुदान, अनुदान संख्या यूजीसी / आईडीएस (सी) 14 / बी (ई) 01/19, संकाय विकास योजना (एफडीएस), अनुदान संख्या यूजीसी / एफडीएस 25 / ई 08/20 और आंशिक रूप से संस्थागत विकास योजना (आईडीएस), अनुदान संख्या यूजीसी / आईडीएस (आर) 25/20 द्वारा वित्त पोषित।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dicyandiamide Sigma Aldrich D76609
Borane-ammonia complex Aladdin B131882-100g
Citric acid, 99% Sigma Aldrich C0759
Cobalt metal standard solution, traceable to SRM from NIST Co(NO3)2 in HNO3 0.5 mol/l 1000 mg/l Co Certipur Sigma Aldrich 1.19785
Cobalt(II) acetylacetonate, ≥ 99% Sigma Aldrich 727970
Hydrochloric acid, ACS reagent Sigma Aldrich 320331-2.5L
ICP-OES ICP-OES with dichroic spectral combiner (Agilent 5110)
Muffle furnace High Performance Hybrid Muffle furnace, Chamber: (360 x 250 x 320) mm, Exterior: (610 x 545 x 500) mm, Power(3100W), Vulcan 3-1750)
Nitric acid, puriss. p.a., 65.0-67.0% Sigma Aldrich 84378
Sulphuric acid, ACS reagent 95-98% Sigma Aldrich 258105
Tubular furnace OTF-1200X with tube size of 60 mm outer diameter (Hefei Kejing)
Ultrasonic bath 10L Digital Single Frequency 40 kHz Ultrasonic Cleaner (Biobase)

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रसायन विज्ञान अंक 178
डोप्ड सह और एन परमाणुओं और हाइड्रोजन उत्पादन में इसके उत्प्रेरक अनुप्रयोगों के साथ कार्बन नैनोट्यूब पर समर्थित धातु नैनोकणों का संश्लेषण
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