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

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-C۳N۴) به روش کاهش شیمیایی و ارزیابی عملکرد آن در تولید هیدروژن پرداخته است. مشخصه یابی نانوکاتالیست با روش های پراش پرتو ایکس، طیف سنجی فتوالکترون پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و گرماسنجی حرارتی انجام شد. نتایج طیف سنجی فتوالکترون پرتو ایکس تشکیل فازهای Co-B و Co۳O۴ را بر بستر پلیمری تایید 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 اندازه گیری حجمی انجام شد و نتایج حاکی از بازده ۱۰۰ درصدی تولید هیدروژن در شرایط بهینه شامل ۵۰ میلی گرم 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 فعال سازی KJmol-۱۹۴/۳۷ ، آنتالپی فعال سازی KJmol-۱ ۵۳/۳۵ و آنتروپی فعال سازی Jmol-۱K-۱ ۷/۱۸۶- محاسبه گردید. مکانیسم پیشنهادی مبتنی بر جذب همزمان یون بوروهیدرید و مولکول آب بر سایت های فعال کاتالیست است. این مطالعه گامی موثر در توسعه کاتالیست های غیرنجیب و کم هزینه برای تولید هیدروژن سبز محسوب می شود.

کلیدواژه ها:

تولید هیدروژن ، انرژی تجدید پذیر ، نانوذرات کبالت ، سدیم بوروهیدرید ، کربن نیترید گرافیتی ، سینتیک ، ترمودینامیک