تولید هیدروژن با استفاده از نانوکاتالیست کبالت پایدار شده بر کربن نیترید گرافیتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه نانوفناوری، دانشکده فنی دانشگاه گیلان، رشت

2 گروه نانوفناوری، دانشکده فنی دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده
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.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 15 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 08 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 01 مرداد 1405