碳纳米管负载掺杂Co和N原子金属纳米粒子的合成及其在制氢中的催化应用

该协议旨在开发具有可靠性能和长期稳定性的低成本和高效催化剂。所开发的催化剂可用于可再生能源生产，甚至可以解决能源危机问题。本研究的优点是在同一催化剂载体上构建颗粒和原子分散的金属原子，这可能对某些类型的催化剂反应协同作用。

在探索可再生能源为车辆提供的潜力以满足未来监管和可持续发展需求的过程中，氢燃料电池和汽车以及其他相关领域的快速发展有效地推动了氢能技术的进步。因此，这项研究的目的是开发一种新型氢动力燃料电池原型，使用固体储氢材料用于可再生能源，用于运输、物流等各个领域。首先将 280 克二元酸和二酰胺称入 800 毫升烧杯中。

然后将烧杯放入马弗炉中，将温度从室温缓慢升高到 350 摄氏度，以每分钟 5 度的速度升温。将温度保持在350摄氏度两个小时。然后通过自然冷却冷却炉子。

将得到的白色固体研磨成细粉，作为氮化碳材料以melem形式。首先将 10 克 melem 形式的氮化碳与 0.218 克乙酰乙酸钴混合并研磨，直到观察到均匀的颜色。在这种均匀的混合物中加入六毫升柠檬酸溶液，并进一步研磨材料。

将材料在 60 摄氏度的烤箱中干燥六个小时。将这些材料放入方形坩埚中，然后放入管式炉中。将材料以每分钟2.6摄氏度的加热速率从室温加热到800摄氏度，并将其置于每分钟100毫升的氩气流下两个小时。

通过自然冷却缓慢冷却炉子，然后称出催化剂样品。设置充水倒筒系统和0.1摩尔硫酸洗涤液。将舒伦克烧瓶与洗涤溶液和充满水的倒置圆柱体连接。

将0.04克催化剂放入舒伦克烧瓶中，并在超声波浴中以40千赫兹的速度超声处理溶液6分钟。然后准备在0.948毫升水中加入0.04克氨硼烷，向反应器中注入1毫升溶液，引发水解反应。随着反应的进行，监测水位的下降，并在指定时间仔细记录生产量。

绘制氢气产量与时间的关系图（以分钟为单位）。将0.04克催化剂和10毫升水放入舒伦克烧瓶中，并将其浸入40摄氏度的水浴中。在超声波浴中以40千赫兹超声处理溶液6分钟，向反应器中注入1毫升氨硼烷溶液以引发水解反应，然后记录完成放氢的时间。

向反应器中注入一毫升氨硼烷溶液以引发水解反应，然后记录完成放氢的时间。用五毫升水洗涤三次以过滤掉催化剂。然后在60摄氏度的烤箱中驱动催化剂三个小时。

将催化剂放入10毫升水中，并在超声波浴中以40千赫兹的速度超声处理溶液。重复这些步骤10个周期。然后绘制氢气产量与周期的关系图。

将装有催化剂和0.5摩尔硫酸的舒伦克烧瓶浸入油浴中。搅拌反应两个小时，然后使用布氏漏斗过滤掉固体。每次用10毫升去离子水洗涤固体三次。

将获得的渗滤液在250毫升容量瓶中进一步稀释至250毫升，并通过在烤箱中以60摄氏度干燥来收集金属纳米颗粒浸出的固体。金属钴的强烈而锋利的X射线折射片表明晶体结构明确，回收后保持不变。同时使用拉曼光谱研究了结构缺陷。

XPS光谱显示了在碳纳米管结构形成过程中各元素的键合和碳原子的杂化。吸收脱附等温线的比表面积为每克42.02平方米，平均孔径分布为3.6纳米。SEM和HRTEM图像描绘了钴纳米颗粒的五微米管状结构，这是由纳米纤维的催化生长及其EDS映射产生的。

通过选择面积电子折射对钴纳米颗粒的晶体结构进行表征。碳纳米纤维的主体被几层不同取向的碳和折射环包裹。ICP-OES测定的总金属含量为碳纳米管重量25.1%，钴纳米颗粒重量为9.7%，钴掺杂重量为15.4%。

对催化剂的催化性能进行了研究，发现直到氨硼烷版第10次，催化性能没有明显下降。还研究了反应速率规律，确定活化能为每摩尔42.8千焦耳。避免用催化剂前体使管式炉过载，因为过多的分解产物可能会堵塞管子。

确保固体混合物充分混合。可以使用铣削等高能量设备来促进混合。这些催化剂可应用于其他类型的有机转化反应和小分子活化，例如防止形成酸的氢保护、交叉反应和有机合成。