Bei diesem Protokoll geht es um die Entwicklung eines kostengünstigen und hocheffizienten Katalysators mit zuverlässiger Leistung und langjähriger Stabilität. Der entwickelte Katalysator könnte für die Erzeugung erneuerbarer Energien verwendet werden und sogar das Problem der Energiekrise lösen. Der Vorteil dieser Studie besteht darin, sowohl Partikel- als auch atomar dispergierte Metallatome auf denselben Katalysatorträgern zu konstruieren, die für bestimmte Arten von katalytischen Reaktionen synergistisch wirken können.
Bei der Erforschung des Potenzials erneuerbarer Energien für Fahrzeuge zur Erfüllung zukünftiger regulatorischer und nachhaltiger Anforderungen hat die rasante Entwicklung von Wasserstoffbrennstoffzellen und -fahrzeugen sowie anderen verwandten Bereichen die Weiterentwicklung der Wasserstoffenergietechnologie effektiv gefördert. Ziel dieser Forschung ist es daher, einen neuartigen Prototyp einer wasserstoffbetriebenen Brennstoffzelle zu entwickeln, der feste Wasserstoffspeichermaterialien für erneuerbare Energien verwendet, die in verschiedenen Sektoren wie Transport, Logistik usw. eingesetzt werden sollen. Beginnen Sie mit dem Wiegen von 280 Gramm Disäure und Diamid in einem 800-Milliliter-Becherglas.
Dann stellen Sie das Becherglas in einen Muffelofen und erhöhen Sie langsam die Temperatur von Raumtemperatur auf 350 Grad Celsius für die Rampe von fünf Grad pro Minute. Halten Sie die Temperatur zwei Stunden lang bei 350 Grad Celsius. Dann kühlen Sie den Ofen durch natürliche Kühlung ab.
Die erhaltenen weißen Feststoffe werden zu feinem Pulver als Kohlenstoffnitrid-Materialien in Melemform gemahlen. Beginnen Sie mit dem Mischen und Mahlen von 10 Gramm Kohlenstoffnitrid in Melemform mit 0,218 Gramm Kobaltacetylacetat, bis die homogene Farbe beobachtet wird. Fügen Sie sechs Milliliter Zitronensäurelösung in diese homogene Mischung und mahlen Sie die Materialien weiter.
Trocknen Sie die Materialien sechs Stunden lang in einem Ofen bei 60 Grad Celsius. Legen Sie diese Materialien in einen quadratischen Tiegel und dann in einen Rohrofen. Erhitzen Sie die Materialien bei einer Heizrate von 2,6 Grad Celsius pro Minute von Raumtemperatur auf 800 Grad Celsius und stellen Sie sie für zwei Stunden unter einen Argonfluss von 100 Milliliter pro Minute.
Kühlen Sie den Ofen langsam durch natürliche Abkühlung ab und wiegen Sie dann die Katalysatorproben ab. Stellen Sie das wassergefüllte invertierte Zylindersystem und die 0,1-Mol-Schwefelsäure-Waschlösung auf. Verbinden Sie den Schlenkkolben mit der Waschlösung und dem wassergefüllten umgekehrten Zylinder.
0,04 Gramm des Katalysators in den Schlenkkolben geben und die Lösung bei 40 Kilohertz im Ultraschallbad sechs Minuten lang beschallen. Dann bereiten Sie sich darauf vor, 0,04 Gramm Ammoniakboran zu 0,948 Milliliter Wasser hinzuzufügen und einen Milliliter der Lösung in den Reaktor zu injizieren, um die Hydrolysereaktion einzuleiten. Überwachen Sie den Abfall des Wasserspiegels während der Reaktion und notieren Sie sorgfältig das Produktionsvolumen zu bestimmten Zeiten.
Zeichnen Sie ein Diagramm des Volumens der Wasserstoffproduktion im Vergleich zur Zeit in Minuten. 0,04 Gramm des Katalysators und 10 Milliliter Wasser in den Schlenkkolben geben und bei 40 Grad Celsius in das Wasserbad eintauchen. Die Lösung bei 40 Kilohertz in einem Ultraschallbad sechs Minuten lang beschallen, einen Milliliter der Ammoniak-Boran-Lösung in den Reaktor injizieren, um die Hydrolysereaktion einzuleiten, und dann die Zeit für die Fertigstellung der Wasserstofffreisetzung aufzeichnen.
Injizieren Sie einen Milliliter der Ammoniak-Boran-Lösung in den Reaktor, um die Hydrolysereaktion einzuleiten, und notieren Sie dann die Zeit für den Abschluss der Wasserstofffreisetzung. Filtern Sie den Katalysator ab, indem Sie ihn dreimal mit fünf Milliliter Wasser waschen. Dann fahren Sie den Katalysator drei Stunden lang in einem 60 Grad Celsius heißen Ofen.
Legen Sie den Katalysator in 10 Milliliter Wasser und beschallen Sie die Lösung bei 40 Kilohertz in einem Ultraschallbad. Wiederholen Sie diese Schritte für 10 Zyklen. Zeichnen Sie dann ein Diagramm des Wasserstoffproduktionsvolumens im Vergleich zu den Zyklen.
Tauchen Sie den Schlenkkolben mit dem Katalysator und 0,5 molar Schwefelsäure in das Ölbad. Rühren Sie die Reaktion zwei Stunden lang um und filtern Sie dann den Feststoff mit einem Buchner-Trichter ab. Waschen Sie den Feststoff dreimal mit jeweils 10 Milliliter entionisiertem Wasser.
Das erhaltene Sickerwasser wird in einem 250-Milliliter-Messkolben weiter auf 250 Milliliter verdünnt und die Metallnanopartikel-ausgelaugten Feststoffe durch Trocknen bei 60 Grad Celsius in einem Ofen aufgefangen. Das starke und scharfe Röntgenteilungsstück aus metallischem Kobalt weist auf eine gut definierte kristalline Struktur hin, die nach dem Recycling unverändert bleibt. Dabei wurden die strukturellen Defekte mittels Raman-Spektroskopie untersucht.
Das XPS-Spektrum zeigte das Vorhandensein jedes Elements ihre Bindung und die Hybridisierung von Kohlenstoffatomen während der Bildung der Kohlenstoffnanoröhrenstrukturen. Die Absorptionsdesorptionsisotherme zeigte eine spezifische Oberfläche von 42,02 Quadratmetern pro Gramm und die mittlere Porengrößenverteilung von 3,6 Nanometern. Die REM- und HRTEM-Bilder zeigten die fünf Mikrometer große röhrenförmige Struktur von Kobalt-Nanopartikeln, die sich aus dem katalysierenden Wachstum der Nanofaser zusammen mit ihrer EDS-Kartierung ergab.
Der Kristall in der Struktur des Kobalt-Nanopartikels wurde durch ausgewählte Flächenelektronenbrechung charakterisiert. Der Hauptkörper der Kohlenstoffnanofaser wurde von einigen Schichten Kohlenstoff unterschiedlicher Ausrichtung und Brechungsringen umhüllt. Der von ICP-OES bestimmte Gesamtmetallgehalt betrug 25,1% Gewicht mit 9,7% Gewicht von Kobalt-Nanopartikeln und 15,4% Gewicht von Kobaltdotierungen auf den Kohlenstoffnanoröhren.
Die katalytische Leistung des Katalysators wurde untersucht und es wurde festgestellt, dass es bis zum 10. Mal der Ammoniak-Boran-Edition keinen offensichtlichen Rückgang der katalytischen Leistung gab. Das Reaktionsgeschwindigkeitsgesetz wurde ebenfalls untersucht und die Aktivierungsenergie wurde mit 42,8 Kilojoule pro Mol bestimmt. Vermeiden Sie eine Überlastung des Rohrofens mit Katalysatorvorläufern, da zu viele Zersetzungsprodukte das Rohr verstopfen können.
Stellen Sie sicher, dass die Feststoffmischung gut gemischt ist. Hochenergiegeräte wie Mahlen können verwendet werden, um ein Mischen zu erleichtern. Diese Katalysatoren können in anderen Arten von organischen Transformationsreaktionen und der Aktivierung kleiner Moleküle wie Wasserstoffschutz vor Säurebildung, Kreuzreaktion und organischer Synthese eingesetzt werden.
