JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chimica

Syntes av metallnanopartiklar som stöds på kolnanorör med dopade Co- och N-atomer och dess katalytiska tillämpningar inom väteproduktion

Published: December 06, 2021
doi:
10.3791/62965
, , , , , , , , , ,
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

Summary

Här presenterar vi ett protokoll för att syntetisera Co-nanopartiklar som stöds på kolnanorör med Co- och N-dopmedel för väteproduktion.

Abstract

En metod för enkel syntes av nanostrukturerade katalysatorer som stöds på kolnanorör med atomiskt dispergerad kobolt och kvävedopmedel presenteras häri. Den nya strategin bygger på en facil pyrolysbehandling med en kruka av kobolt (II) acetylacetonat och kväverika organiska prekursorer under Ar-atmosfär vid 800 °C, vilket resulterar i bildandet av Co- och N-co-dopat kolnanorör med daggmaskliknande morfologi. Den erhållna katalysatorn visade sig ha en hög densitet av defektställen, vilket bekräftades av Raman-spektroskopi. Här stabiliserades kobolt (II) nanopartiklar på de atomiskt dispergerade kobolt- och kvävedopade kolnanorören. Katalysatorn bekräftades vara effektiv vid katalytisk hydrolys av ammoniakboran, där omsättningsfrekvensen var 5,87 mol H 2·mol Co-1·min-1, och den specifika vätegenereringshastigheten bestämdes till 2447 ml H2·gCo-1·min-1. En synergistisk funktion mellan Co-nanopartikeln och de dopade kolnanorören föreslogs för första gången vid katalytisk hydrolys av ammoniakboranreaktion under ett milt tillstånd. Den resulterande vätgasproduktionen med sin höga energitäthet och minimala tankningstid kan vara lämplig för framtida utveckling som energikällor för mobila och stationära applikationer som vägtruckar och gaffeltruckar inom transport och logistik.

Introduction

Att utveckla billiga och högeffektiva katalysatorer för produktion av förnybar energi är fortfarande ett av de mest kritiska och utmanande problemen för att lindra energikrisen. Det är dock långt ifrån praktiska tillämpningar på grund av flera problem, såsom storskaliga produktionsmetoder med tillförlitlig prestanda, höga produktionskostnader och långvarig stabilitet för att förlänga katalysatorernas livslängd. Industrisektorer, som transport och logistik, kräver energiproduktion för fordon och utrustning med långa driftstimmar, hög energiförsörjning och minimal tankningstid för att uppnå effektiv drift 1,2,3. Därför har effektiva strategier utnyttjats i stor utsträckning för att ta itu med ovanstående tekniska utmaningar. Till exempel genom att reglera den elektroniska strukturen hos metallaktiva platser och katalysatorstöd, utforma den specifika arkitekturen för metallnanokatalysatorerna, finjustera metallkompositioner, funktionell gruppmodifiering av förankrat stöd och variera morfologin för att öka antalet inneboende aktiva platser. Under de senaste decennierna har nanopartiklar (NP) dominerat områdena för olika heterogen katalys, och de katalytiska aktiviteterna kan effektivt ställas in genom att variera storleken på NP: erna. Endast fram till de senaste åren har mycket spridda enatomkatalysatorer (SAC) visat sig ha utmärkta egenskaper mot många katalytiska reaktioner på grund av deras unika elektroniska struktur och koordinationsmiljö. I synnerhet har SAC redan visat överlägsna prestanda i energiomvandling såsom elektrokemiska reaktioner (HER, ORR, OER) och elektrokemiska energisystem (t.ex. superkondensatorer, uppladdningsbara batterier)4,5,6. Medan både NP och SAC har sina respektive fördelar och begränsningar i katalytiska applikationer, finns det reaktioner som kräver både NP och SAC för att öka katalytisk reaktivitet. Till exempel kan Ru NPs som stöds på Ni- och N-co-doped kolnanorörsöverbyggnad underlätta den höga katalytiska våtluftsoxidationen av ättiksyra7. Denna synergistiska effekt demonstrerades också av Pd1 + NPs / TiO2-katalysatorer för mycket selektiv keton- och aldehydhydrering vid rumstemperatur8. För att påskynda fältet för synergistisk NPs och SACs katalys och utforska mer om deras katalytiska tillämpningar är ett enkelt sätt att katalysatorsyntes mycket önskvärt, och införandet av höga belastningar av det atomiskt dispergerade aktiva stället är fortfarande en utmaning på grund av den höga tendensen till aggregering av SACs9.

Flera metoder har använts för att syntetisera SAC för applikationer inom hydrering av nitroarener10, syrereduktionsreaktion och väteutvecklingsreaktion 11,12, litium-syrebatterier13. Den vanligaste strategin är bottom-up-metoden, där metallprekursorerna absorberades, reducerades och immobiliserades på defekterna i motsvarande stöd. Mononukleära metallkomplex kan också först fästas vid den funktionella gruppen av stöd, följt av efterföljande avlägsnande av de organiska liganderna, vilket skapar aktiva metallställen för den katalytiska processen. Atomlagerdeposition (ALD) är förmodligen det mest använda förfarandet för tillverkning av bottom-up genom att deponera ett tunt lager film på substratet med upprepad exponering av reaktanter. Även om katalysatorstorleken kunde kontrolleras exakt och reaktiviteten kunde förbättras avsevärt14, var substratets renhet ganska krävande och metallbelastningen var relativt låg, vilket resulterade i höga produktionskostnader för praktiska tillämpningar. Olika metoder som direkt impregnering, samfällning och avsättning-nederbörd har använts för att immobilisera metallnanopartiklar på stödytorna, såsom metalloxid och nitrid, genom ytladdningseffekter. Ökande metallbelastning leder emellertid vanligtvis till betydande agglomeration och klusterbildning av metallatomerna eller nanopartiklarna. Därför krävs vanligtvis en mycket utspädd metalllösning, vilket leder till låga SACs-belastningar av katalysatorerna15. Aminligander såsom fenantrolin har använts för att genomgå pyrolys med metallprekursorer för att framställa atomiskt dispergerade metallkatalysatorer med högaktiva Co-Nx aktiva platser för selektiv dehydrogenering av myrsyra. Metallbelastningen var dock relativt låg (2-3 vikt%) på grund av det begränsade antalet tillgängliga N-atomer i aminprekursorerna16.

Under de senaste decennierna har väte betraktats som ett potentiellt alternativ för att ersätta fossila bränslen eller kolväten, såsom kol, naturgas och bensin, på grund av fördelen med nollutsläpp av det förra. Hittills har cirka 94 % av den kommersiella vätgasen fortfarande producerats genom reformering av fossila bränslen, där processen släpper ut en hel del växthusgaser17. Därför är vätgasproduktion från förnybara resurser som vattenelektrolys ett sätt att lösa problemet med utarmade fossila resurser och svåra koldioxidutsläpp. Den låga effektiviteten i vätgasproduktionen har dock hindrat deras bredare tillämpningar. För att övervinna denna kinetiska energibarriär för vattendelning har många effektiva elektrokatalysatorer upptäckts under det senaste decenniet18. En annan fråga är lagringsproblemet på grund av vätgasens gasformiga och explosiva natur vid omgivande förhållanden. Fysiska lagringsmetoder som kompression kräver att vätet komprimeras upp till 700-800 bar, och kryogen lagring genom kondensering kräver låg temperatur vid -253 ° C19. Även om kommersialiserade vätgasbränslecellsdrivna fordon framgångsrikt har demonstrerats, är lagringsproblemet ännu inte löst om tekniken ska användas i bredare applikationer, såsom miniatyranordningar och minibränsleceller. Således har lagringsmetoder för att använda kemiska H-material varit ett av de heta fokusen inom väteenergiforskning. Några exempel på kemiska H-lagringsmaterial är ammoniakboran (AB)20, myrsyra (FA)21, ammoniakgas22, natriumalanat23och magnesiumhydrid24. Bland dessa har AB en låg molekylvikt (30,7 g·mol-1), höga gravimetriska och volymetriska densiteter (196 gH2·kg-1 och 146 gH2· L-1respektive). Dessutom är det en luft- och fuktstabil förening, giftfri och mycket löslig i vatten. Metallnanopartiklar på olika stödda material har använts i stor utsträckning för att frigöra de tre ekvivalenterna av väte från AB, såsom platina- (Pt-), palladium- (Pd-), rutenium- (Ru-), kobolt- (Co-) och nickel- (Ni-) baserade katalysatorer. Sambaserade heterogena katalysatorer som stöds på kolmaterial väcker särskilt mycket uppmärksamhet på grund av deras låga kostnader, stora överflöd och enkla återhämtning. Flera syntetiska strategier har rapporterats, såsom Co NPs som stöds på grenad polyetylenimin-dekorerad grafenoxid25. 3D-strukturen med en stor ytarea säkerställer stabilisering av Co NPs som upprätthåller vid 2-3 nm storleksintervallet och förhindrade aggregering av NP. En annan strategi är att använda N-dopade kolmaterial för att stödja Co NPs med små storlekar. Använda Co(salen)26 och Co-MOF27 (metallorganiskt ramverk) som prekursorer har Co NPs på 9,0 nm respektive 3,5 nm som stöds på N-dopade porösa kolmaterial framställts. Stabiliteten mot AB-hydrolys är hög och reaktiviteten kan bibehålla över 95% av den initiala aktiviteten efter 10 reaktionskörningar. Nyligen har katalysatorer med ihåliga mikro-/nanostrukturer utnyttjats för AB-hydrolys. Dessa material framställs konventionellt med hydrotermiska metoder och har använts i stor utsträckning för litiumjonbatterier, superkondensatorer, kemiska sensorer och heterogen katalysforskning. Således har koppar-koboltsynergin mot AB-hydrolys visats av den ihåliga CuMoO4-CoMoO428, vilket ger en hög TOF på 104,7 min-1. Andra mycket strukturellt beroende exempel inkluderar kärnskalet CuO-NiO/Co3O429, coxCu1−xCo2O4@CoyCu1−yCo2O4 äggula-skal typ30, och Ni0.4Cu0.6Co2O4 nanoarrayer31 befanns också vara aktiva mot AB-hydrolys. En annan typ av nya material som kallas heterostrukturerade katalysatorer, såsom MXener och skiktade dubbelhydroxider (LDH), utnyttjas alltmer för elektrokatalytisk och fotokatalytisk reaktion32,33,34,35. Dessa material såsom den NiFe-skiktade dubbelhydroxiden36,37 och CoB-N-material med N-dopade kol-koboltborid-heterointerfaces38 är särskilt aktiva för syreutveckling och reduktionsreaktion. I princip skulle de kunna utnyttjas ytterligare för väteutvecklingsreaktioner från vätelagringsmaterial såsom ammoniakbor39. Att maximera interaktionen mellan katalysatorerna och substraten är också en annan strategi för AB-hydrolys. har utnyttjat ytoxidgruppen av grafenoxid för att bilda en initierad komplex art med AB40, alltså Ni0.8Pt0.2/GO och rGO uppvisade utmärkt reaktivitet mot AB-hydrolys. Användningen av α-MoC som stöd för Co- och Ni-bimetallkatalysatorer hjälpte till att aktivera vattenmolekyler och uppnådde hög TOF mot AB-hydrolys, vilket är fyra gånger högre än den kommersiella Pt / C-katalysatorn41.

Genom att dra nytta av höga N-halter i dicyandiamiden och relateradeC3N4-material presenteras ett protokoll för att uppnå en enkel syntes av kobolt-NP som stöds på mycket dispergerade Co- och N-dopade kolnanorör häri. Den gradvisa in-situ-bildningen av Co NPs från det bildade atomiskt dispergerade Co under pyrolysen avC3N4-materialsäkerställer att 1) Co NPs och Co-dopmedel är mycket dispergerade; 2) Co NPs kan vara starkt förankrade på de dopade kolstöden och 3) Co NPs storlek kan noggrant kontrolleras av pyrolysens temperatur och tid. Den förberedda Co/Co-N-CNT, som ett resultat av de starkt förankrade Co NPs och Co-dopingarnas förmåga att sänka adsorptionsenergin hos vattenmolekyler, visade sig ha överlägsen stabilitet mot hydrolys av AB för vätgasproduktion. Detaljerna i katalysatorernas syntetiska protokoll och mätningen av väteproduktionen kommer att stå i fokus för denna rapport.

Protocol

VARNING: Läsarna rekommenderas att noggrant kontrollera egenskaperna och toxiciteten hos de kemikalier som beskrivs i detta dokument för korrekt kemikaliehantering från relevanta säkerhetsdatablad (MSDS). En del av de kemikalier som används är skadliga för hälsan och särskild försiktighet ska iakttas. Nanomaterialens inverkan på människors hälsa är okänd och kan medföra säkerhets- och hälsorisker. Inandning och kontakt genom huden med dessa material bör undvikas. Säkerhetsåtgärder ska också vidtas,…

Representative Results

Röntgendiffraktionsmönster (XRD) har erhållits för att bestämma kristalliniteten och storleken på kobolt-NP: erna. Som visas i figur 1 fanns diffraktionstoppar motsvarande (111), (200) och (220) plan (vid 2θ av 44,2 °, 51,5 ° respektive 75,8 °) av kubikfasen av metallisk kobolt i överenskommelse med JCPDS (Joint Committee for Powder Diffraction Standards) effektdiffraktionsfil (kort # 15-0806)47. Den breda toppen vid 2θ på cirka 26° motsvarande det grafi…

Discussion

Pyrolysmetoden har blivit en av de kraftfulla strategierna i syntesen av endimensionellt nanomaterial på olika heteroatomdopade fasta stöd med kontrollerade storlekar av NP. Till exempel rapporterades den nanorymdbegränsade pyrolysstrategin av Guo et al.56. Kortfattat pyrolyserades de förbehandlade MWCNTs-, kobolt- och fosforprekursorerna vid 800 ° C under N2-atmosfär , och CoP NP: erna som stöds på N-CNT kan erhållas. Närvaron av mikroporerna kan fungera som vägen för Co- o…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete finansierades fullt ut av Hong Kong University Grants Committee – Institutional Development Scheme (IDS) Collaborative Research Grant, bidragsnummer UGC / IDS (C) 14 / B (E) 01/19, fakultetsutvecklingsprogrammet (FDS), bidragsnummer UGC / FDS25 / E08/20 och delvis finansierat av Institutional Development Scheme (IDS), bidragsnummer UGC / IDS (R) 25/20.

.

Materials

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)
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Di Ilio, G., Di Giorgio, P., Tribioli, L., Bella, G., Jannelli, E. Preliminary design of a fuel cell/battery hybrid powertrain for a heavy-duty yard truck for port logistics. Energy Conversion and Management. , 243 (2021).
  2. Imdahl, C., et al. Potentials of hydrogen technologies for sustainable factory systems. 28th CIRP Conference on Life Cycle Engineering. , 583-588 (2021).
  3. Keller, A. V., Karpukhin, K. E., Kolbasov, A. F., Kozlov, V. N. Analysis of hydrogen use as an energy carrier in transport. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 1159, 012087 (2021).
  4. Sun, B. -. W., Li, H. -. J., Yu, H. -. Y., Qian, D. -. J., Chen, M. In situ synthesis of polymetallic Co-doped g-C3N4 photocatalyst with increased defect sites and superior charge carrier properties. Carbon. 117, 1-11 (2017).
  5. Zhang, Y., et al. Biomass chitosan derived cobalt/nitrogen-doped carbon nanotubes for the electrocatalytic oxygen reduction reaction. Journal of Materials Chemistry A. 6 (14), 5740-5745 (2018).
  6. Sun, J. -. F., et al. Isolated single atoms anchored on N-doped carbon materials as a highly efficient catalyst for electrochemical and organic reactions. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 8 (39), 14630-14656 (2020).
  7. Jin, C., et al. Single-atom nickel confined nanotube superstructure as support for catalytic wet air oxidation of acetic acid. Communications Chemistry. 2 (1), (2019).
  8. Kuai, L., et al. Titania supported synergistic palladium single atoms and nanoparticles for room temperature ketone and aldehydes hydrogenation. Nature Communications. 11 (1), 48 (2020).
  9. Yang, X. -. F., et al. Single-atom catalysts: A new frontier in heterogeneous catalysis. Accounts of Chemical Research. 46 (8), 1740-1748 (2013).
  10. Sun, X., et al. Single cobalt sites in mesoporous N-doped carbon matrix for selective catalytic hydrogenation of nitroarenes. Journal of Catalysis. 357, 20-28 (2018).
  11. Sun, T., et al. Single-atomic cobalt sites embedded in hierarchically ordered porous nitrogen-doped carbon as a superior bifunctional electrocatalyst. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (50), 12692-12697 (2018).
  12. Wan, G., et al. Engineering single-atom cobalt catalysts toward improved electrocatalysis. Small. 14 (15), 1704319 (2018).
  13. Wang, P., et al. Atomically dispersed cobalt catalyst anchored on nitrogen-doped carbon nanosheets for lithium-oxygen batteries. Nature Communications. 11 (1), 1576 (2020).
  14. Yan, H., et al. Bottom-up precise synthesis of stable platinum dimers on graphene. Nature Communications. 8 (1), 1070 (2017).
  15. Qiao, B., et al. Single-atom catalysis of CO oxidation using Pt1/FeOx. Nature Chemistry. 3 (8), 634-641 (2011).
  16. Tang, C., et al. A stable nanocobalt catalyst with highly dispersed CoNx active sites for the selective dehydrogenation of formic acid. Angewandte Chemie International Edition. 56 (52), 16616-16620 (2017).
  17. Gnanapragasam, N. V., Rosen, M. A. A review of hydrogen production using coal, biomass and other solid fuels. Biofuels. 8 (6), 725-745 (2017).
  18. Wang, S., Lu, A., Zhong, C. J. Hydrogen production from water electrolysis: role of catalysts. Nano Convergence. 8 (1), 4 (2021).
  19. Demirci, U. B. About the technological readiness of the H2 generation by hydrolysis of B(-N)-H compounds. Energy Technology. 6 (3), 470-486 (2018).
  20. Wu, H., et al. Metal-catalyzed hydrolysis of ammonia borane: Mechanism, catalysts, and challenges. International Journal of Hydrogen Energy. 45 (55), 30325-30340 (2020).
  21. Singh, A. K., Singh, S., Kumar, A. Hydrogen energy future with formic acid: a renewable chemical hydrogen storage system. Catalysis Science & Technology. 6 (1), 12-40 (2016).
  22. Grinberg, A., Shter, G. E., Grader, G. S. Nitrogen-based alternative fuels: Progress and future prospects. Energy Technology. 4 (1), 7-18 (2016).
  23. Ley, M. B., Meggouh, M., Moury, R., Peinecke, K., Felderhoff, M. Development of hydrogen storage tank systems based on complex metal hydrides. Materials. 8 (9), 5891-5921 (2015).
  24. Wang, H., Lin, H. J., Cai, W. T., Ouyang, L. Z., Zhu, M. Tuning kinetics and thermodynamics of hydrogen storage in light metal element based systems – A review of recent progress). Journal of Alloys and Compounds. 658, 280-300 (2016).
  25. Li, M., Hu, J., Lu, H. A stable and efficient 3D cobalt-graphene composite catalyst for the hydrolysis of ammonia borane. Catalysis Science & Technology. 6 (19), 7186-7192 (2016).
  26. Wang, H., Zhao, Y., Cheng, F., Tao, Z., Chen, J. Cobalt nanoparticles embedded in porous N-doped carbon as long-life catalysts for hydrolysis of ammonia borane. Catalysis Science & Technology. 6 (10), 3443-3448 (2016).
  27. Zhou, L., et al. Ultrasmall cobalt nanoparticles supported on nitrogen-doped porous carbon nanowires for hydrogen evolution from ammonia borane. Materials Horizons. 4 (2), 268-273 (2017).
  28. Feng, Y., et al. Sea-urchin-like hollow CuMoO4-CoMoO4 hybrid microspheres, a noble-metal-like robust catalyst for the fast hydrogen production from ammonia borane. ACS Applied Energy Materials. 4 (1), 633-642 (2021).
  29. Liao, J., et al. CuO-NiO/Co3O4 hybrid nanoplates as highly active catalyst for ammonia borane hydrolysis. International Journal of Hydrogen Energy. 45 (15), 8168-8176 (2020).
  30. Lu, D., et al. A simple and scalable route to synthesize Cox Cu1-x Co2O4@CoyCu1-yCo2O4 yolk-shell microspheres, a high-performance catalyst to hydrolyze ammonia borane for hydrogen production. Small. 15 (10), 1805460 (2019).
  31. Feng, Y., et al. Durable and high performing Ti supported Ni0.4Cu0.6Co2O4 nanoleaf-like array catalysts for hydrogen production. Renewable Energy. 169, 660-669 (2021).
  32. Prabhu, P., Jose, V., Lee, J. M. Heterostructured catalysts for electrocatalytic and photocatalytic carbon dioxide reduction. Advanced Functional Materials. 30 (24), (2020).
  33. Wang, H., et al. Electronic modulation of non-van der Waals 2D electrocatalysts for efficient energy conversion. Advanced Materials. 33 (26), 2008422 (2021).
  34. Wang, H., Lee, J. -. M. Recent advances in structural engineering of MXene electrocatalysts. Journal of Materials Chemistry A. 8 (21), 10604-10624 (2020).
  35. Prabhu, P., Lee, J. M. Metallenes as functional materials in electrocatalysis. Chemical Society Reviews. 50 (12), 6700-6719 (2021).
  36. Lin, Y., et al. Co-induced electronic optimization of hierarchical NiFe LDH for oxygen evolution. Small. 16 (38), 2002426 (2020).
  37. Li, M., et al. Gd-induced electronic structure engineering of a NiFe-layered double hydroxide for efficient oxygen evolution. Journal of Materials Chemistry A. 9 (5), 2999-3006 (2021).
  38. Jose, V., et al. Highly efficient oxygen reduction reaction activity of N-doped carbon-cobalt boride heterointerfaces. Advanced Energy Materials. 11 (17), (2021).
  39. Qiu, X., et al. Hydrogen generation from ammonia borane hydrolysis catalyzed by ruthenium nanoparticles supported on Co-Ni layered double oxides. Sustainable Energy & Fuels. 5 (8), 2301-2312 (2021).
  40. Prabu, S., Chiang, K. -. Y. Improved catalytic effect and metal nanoparticle stability using graphene oxide surface coating and reduced graphene oxide for hydrogen generation from ammonia-borane dehydrogenation. Materials Advances. 1 (6), 1952-1962 (2020).
  41. Ge, Y., et al. Maximizing the synergistic effect of CoNi catalyst on α-MoC for robust hydrogen production. Journal of the American Chemical Society. 143 (2), 628-633 (2020).
  42. Duan, S., et al. Magnetic Co@g-C3N4 core-shells on rGO sheets for momentum transfer with catalytic activity toward continuous-flow hydrogen generation. Langmuir. 32 (25), 6272-6281 (2016).
  43. Zhang, H., et al. Birdcage-type CoOx-carbon catalyst derived from metal-organic frameworks for enhanced hydrogen generation. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 7 (11), 9782-9792 (2019).
  44. Semiz, L. Dehydrogenation of ammonia borane by dealloyed ruthenium catalysts. Inorganic and Nano-Metal Chemistry. 51 (1), 20-26 (2020).
  45. Bulut, A., et al. Carbon dispersed copper-cobalt alloy nanoparticles: A cost-effective heterogeneous catalyst with exceptional performance in the hydrolytic dehydrogenation of ammonia-borane. Applied Catalysis B: Environmental. 180, 121-129 (2016).
  46. Akbayrak, S., Tonbul, Y., Özkar, S. Ceria supported rhodium nanoparticles: Superb catalytic activity in hydrogen generation from the hydrolysis of ammonia borane. Applied Catalysis B: Environmental. 198, 162-170 (2016).
  47. International Centre for Diffraction Data. Powder diffraction file PDF-2 data base international center for diffraction data JCPDS-ICDD 1999 in JCPDS database. International Centre for Diffraction Data. , (2021).
  48. Zhang, J., Zhao, Z., Xia, Z., Dai, L. A metal-free bifunctional electrocatalyst for oxygen reduction and oxygen evolution reactions. Nature Nanotechnology. 10 (5), 444-452 (2015).
  49. Cao, B., et al. Tailoring the d-band center of N-doped carbon nanotube arrays with Co4N nanoparticles and single-atom Co for a superior hydrogen evolution reaction. NPG Asia Materials. 13 (1), (2021).
  50. Varga, T., et al. Co4N/nitrogen-doped graphene: A non-noble metal oxygen reduction electrocatalyst for alkaline fuel cells. Applied Catalysis B: Environmental. 237, 826-834 (2018).
  51. Li, H., Gan, S., Wang, H., Han, D., Niu, L. Intercorrelated superhybrid of AgBr supported on graphitic-C3N4-decorated nitrogen-doped graphene: High engineering photocatalytic activities for water purification and CO2 reduction. Advanced Materials. 27 (43), 6906-6913 (2015).
  52. Zhao, S., et al. One-pot pyrolysis method to fabricate carbon nanotube supported Ni single-atom catalysts with ultrahigh loading. ACS Applied Energy Materials. 1 (10), 5286-5297 (2018).
  53. Dilpazir, S., et al. Cobalt single atoms immobilized N-doped carbon nanotubes for enhanced bifunctional catalysis toward oxygen reduction and oxygen evolution reactions. ACS Applied Energy Materials. 1 (7), 3283-3291 (2018).
  54. Cao, L., et al. Identification of single-atom active sites in carbon-based cobalt catalysts during electrocatalytic hydrogen evolution. Nature Catalysis. 2 (2), 134-141 (2018).
  55. Fu, Z. C., et al. Highly efficient hydrolysis of ammonia borane by anion (-OH, F-, Cl-)-tuned interactions between reactant molecules and CoP nanoparticles. Chemical Communications. 53 (4), 705-708 (2017).
  56. Hou, C. -. C., et al. Tailoring three-dimensional porous cobalt phosphides templated from bimetallic metal-organic frameworks as precious metal-free catalysts towards the dehydrogenation of ammonia-borane. Journal of Materials Chemistry A. 7 (14), 8277-8283 (2019).
  57. Peng, C. Y., et al. Nanostructured Ni2P as a robust catalyst for the hydrolytic dehydrogenation of ammonia-borane. Angewandte Chemie International Edition English. 54 (52), 15725-15729 (2015).
  58. Xu, Q., Chandra, M. Catalytic activities of non-noble metals for hydrogen generation from aqueous ammonia-borane at room temperature. Journal of Power Sources. 163 (1), 364-370 (2006).
  59. Kalidindi, S. B., Sanyal, U., Jagirdar, B. R. Nanostructured Cu and Cu@Cu2O core shell catalysts for hydrogen generation from ammonia-borane. Physical Chemistry – Chemical Physics. 10, 5870-5874 (2008).
  60. Ning, X., Yu, H., Peng, F., Wang, H. Pt nanoparticles interacting with graphitic nitrogen of N-doped carbon nanotubes: Effect of electronic properties on activity for aerobic oxidation of glycerol and electro-oxidation of CO. Journal of Catalysis. 325, 136-144 (2015).
  61. Li, Z., et al. Covalent triazine framework supported non-noble metal nanoparticles with superior activity for catalytic hydrolysis of ammonia borane: from mechanistic study to catalyst design. Chemical Science. 8 (1), 781-788 (2017).

Tags

Metal NanoparticlesCarbon NanotubeCo And N DopingHydrogen ProductionRenewable EnergyCatalyst SynthesisMelemCobalt AcetylacetateCitric AcidPyrolysisArgon Flow
check_url/it/62965?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Poon, P., Lee, K., Wang, Y., Lam, W. W. Y., Leung, P. S., Lu, X., Li, W., Mehdi, B. L., Lu, Y., Tsang, C., Wong, E. Y. C. Synthesis of Metal Nanoparticles Supported on Carbon Nanotube with Doped Co and N Atoms and its Catalytic Applications in Hydrogen Production. J. Vis. Exp. (178), e62965, doi:10.3791/62965 (2021).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image