انجمن علمی مهندسی حرارتی و برودتی ایران نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو 2423-4931 13 2 2026 09 23 Hydrogen production using a cobalt-stabilized on graphitic carbon nitride nanocatalyst تولید هیدروژن با استفاده از نانوکاتالیست کبالت پایدار شده بر کربن نیترید گرافیتی 178 187 251750 10.22034/jrenew.2026.251750 FA محدثه یارپور گروه نانوفناوری، دانشکده فنی دانشگاه گیلان، رشت محمدحسن لقمانی گروه نانوفناوری، دانشکده فنی دانشگاه گیلان، رشت، ایران 0000-0001-9112-2094 Journal Article 2025 08 06 Hydrogen production as a clean energy carrier through catalytic hydrolysis of sodium borohydride has attracted widespread attention. This research addresses the synthesis of a cobalt nanocatalyst stabilized on graphitic carbon nitride (Co/g-C₃N₄) via chemical reduction and evaluates its performance in hydrogen production. Characterization of the nanocatalyst was performed using X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analysis (TGA). XPS results confirmed the formation of Co-B and Co₃O₄ phases on the polymeric substrate, and electron microscopy images showed uniform distribution of cobalt nanoparticles below 50 nm in size without aggregation. Investigation of catalytic activity in hydrogen production was conducted using a volumetric measurement system, with results indicating 100% hydrogen production efficiency under optimal conditions including 50 mg catalyst and 10 wt% sodium borohydride concentration. The use of graphitic carbon nitride substrate increased hydrogen production rate by twofold compared to the catalyst without stabilizer. Kinetic studies revealed a partial first order with respect to the catalyst and partial order less than one with respect to sodium borohydride. The activation energy was calculated as 37.94 kJ mol⁻¹, activation enthalpy as 35.53 kJ mol⁻¹, and activation entropy as –186.7 J mol⁻¹ K⁻¹. The proposed mechanism is based on simultaneous adsorption of borohydride ions and water molecules on the catalyst’s active sites. This study represents an effective step toward developing non-precious and low-cost catalysts for green hydrogen production. تولید هیدروژن به عنوان حامل انرژی پاک با استفاده از آبکافت کاتالیزوری سدیم بوروهیدرید مورد توجه گسترده ای قرار گرفته است. این پژوهش به سنتز نانوکاتالیست کبالت پایدار شده بر پایه کربن نیترید گرافیتی (Co/g-C3N4) به روش کاهش شیمیایی و ارزیابی عملکرد آن در تولید هیدروژن پرداخته است. مشخصه‌یابی نانوکاتالیست با روش‌های پراش پرتو ایکس، طیف‌سنجی فتوالکترون پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و گرماسنجی حرارتی انجام شد. نتایج طیف‌سنجی فتوالکترون پرتو ایکس تشکیل فازهای Co-B و Co3O4 را بر بستر پلیمری تأیید کرد و تصاویر میکروسکوپ الکترونی توزیع یکنواخت نانوذرات کبالت با اندازه زیر ۵۰ نانومتر بدون تجمع را نشان داد. بررسی فعالیت کاتالیزوری در تولید هیدروژن با سیستم اندازه‌گیری حجمی انجام شد و نتایج حاکی از بازده ۱۰۰ درصدی تولید هیدروژن در شرایط بهینه شامل ۵۰ میلی‌گرم کاتالیزور و غلظت ۱۰ درصد وزنی سدیم بوروهیدرید بود. استفاده از بستر کربن نیترید گرافیتی سرعت تولید هیدروژن را تا ۲ برابر نسبت به کاتالیست بدون پایدارساز افزایش داد. مطالعات سینتیکی نشان داد واکنش نسبت به کاتالیزور دارای مرتبه جزئی یک و نسبت به سدیم بوروهیدرید دارای مرتبه جزئی کمتر از یک است. انرژی فعال‌سازی KJmol-1۹۴/۳۷ ، آنتالپی فعال‌سازی KJmol-1 ۵۳/۳۵ و آنتروپی فعال‌سازی Jmol-1K-1 ۷/۱۸۶- محاسبه گردید. مکانیسم پیشنهادی مبتنی بر جذب همزمان یون بوروهیدرید و مولکول آب بر سایت‌های فعال کاتالیست است. این مطالعه گامی مؤثر در توسعه کاتالیست‌های غیرنجیب و کم‌هزینه برای تولید هیدروژن سبز محسوب می‌شود. https://www.jrenew.ir/article_251750_b8458fe3852ca1428ea4ac9d5983e097.pdf