پسرعموی گرافن برای تولید هیدروژن از آمونیاک به کار گرفته شد!

تیمی از محققان دانشگاه نانجینگ، دانشگاه هوبی‌نرمال و دانشگاه ژجیانگ، کاتالیزور گرافدین (Graphdiyne) دوپ شده با کبالت را برای تجزیه کاتالیستی آمونیاک (NH ۳) به منظور تولید H ۲ ساختند.

کد خبر: ۱۰۹۱۹۸۹

سه‌شنبه - ۲۴ مرداد ۱۴۰۲ / August 15, 2023

به گزاشر گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، تیمی از محققان دانشگاه نانجینگ، دانشگاه هوبی‌نرمال و دانشگاه ژجیانگ، کاتالیزور گرافدین (Graphdiyne) دوپ شده با کبالت را برای تجزیه کاتالیستی آمونیاک (NH ۳) به منظور تولید H ۲ ساختند. این کاتالیزور کامپوزیتی به طور قابل توجهی واکنش‌پذیری و پایداری تجزیه آمونیاک را افزایش می‌دهد.

در مقاله‌ای که محققان در مجله Fuel، منتشر کردند نشان دادند که این کاتالیزور گرافدین دوپ شده با کبالت در دمای ۵۵۰ درجه سانتیگراد تقریباً به تجزیه کامل آمونیاک دست یافت و نرخ تبدیل در طول ۱۸ ساعت واکنش مداوم ثابت ماند.

گرافدین یک آلوتروپ کربن دو بعدی جدید بوده که شبیه گرافن است. با این حال، در حالی که گرافن یک لایه منفرد از اتم‌های کربن است که در یک شبکه لانه زنبوری دوبعدی چیده شده‌اند، گرافدین از هر دو اتم کربن sp ۲ و sp تشکیل شده (sp و sp ۲ به حالت هیبریداسیون اتم‌های کربن در مولکول‌ها اشاره دارد)، و ساختار منحصر به فردی را تشکیل می‌دهد. تعداد زیادی منافذ، به آن سطح بالایی می‌بخشد که برای کاربرد‌های ذخیره انرژی و کاتالیزوری مفید است.

آمونیاک یک حامل هیدروژن با چگالی بالا است. نویسندگان خاطرنشان می‌کنند در حالی که کاتالیزور‌های فلزات نجیب، مانند روتنیم، عملکرد کاتالیزوری برتری در تجزیه آمونیاک از خود نشان می‌دهند، اما برای آزاد کردن هیدروژن، هزینه بالای این فلزات برای کاربرد‌های گسترده چالش برانگیز است.

برعکس، کاتالیزور‌های فلزی ارزان قیمت در دسترس هستند، اما اثرات کاتالیزوری کمتر از حد مطلوب را نشان می‌دهند. کاتالیزور‌های مبتنی بر کربن، انتقال الکترون سطحی را تقویت می‌کنند و پتانسیل‌های جذب و تفکیک جذب NHx را در سطح مشترک افزایش می‌دهند. با این حال، چگونگی افزایش فعالیت کاتالیزوری فلزات غیر گران‌بها و کاتالیزور‌های کامپوزیتی مبتنی بر کربن، کاهش دمای واکنش و به دست آوردن درک اساسی از کاتالیزور‌های دو بعدی جدید به یک چالش بزرگ تبدیل شده است.

مطالعات متعددی به کشف و گسترش مواد کاتالیزور جدید با تمرکز ویژه بر گرافدین اختصاص یافته است. گرافدین پتانسیل بالایی برای تجزیه کاتالیزوری NH ۳ نشان می‌دهد. در این کار، محققان بر روی بارگذاری نانوذرات فلز غیرنجیب بر روی گرافدین تمرکز کردند تا تعاملات کاتالیزوری بین مواد کربنی دو بعدی و فلزات واسطه را بررسی کنند. آن‌ها نشان دادند که عملکرد بالای فلزات واسطه مختلف بارگذاری شده بر روی گرافدین در طول تجزیه آمونیاک را می‌توان به پراکندگی ذرات، احیاء‌پذیری فلز و ترکیب عنصری کاتالیزور در این مطالعه نسبت داد.