コバルト

南京大学、湖北師範大学、浙江大学のチームは、アンモニア（NH3）を触媒分解してH2を生成するコバルトドープグラジイン触媒を開発した。 複合触媒により、アンモニア分解の反応性と安定性が大幅に向上します。

Fuel誌に掲載された論文の中で、研究者らは、共ドープグラジイン触媒が550℃でアンモニアのほぼ完全な分解を達成し、変換率は18時間の連続反応にわたって安定したままであったと報告している。

劉ら。

Graphdiyne (GDY) は、グラフェンに似た新しい二次元 (2D) 炭素同素体です。 ただし、グラフェンが 2D ハニカム格子状に配置された炭素原子の単層であるのに対し、グラディインは sp2 炭素原子と sp 炭素原子 (sp と sp2 は分子内の炭素原子の混成状態を指します) の両方で構成されており、多数の細孔があり、表面積が大きいため、エネルギー貯蔵や触媒作用の用途に役立ちます。

アンモニアはその性質上、高密度の水素キャリアです。 ルテニウムなどの貴金属触媒は、アンモニアの分解、つまり水素の放出において優れた触媒性能を発揮しますが、そのコストが高いため、広範囲に適用するには課題があると著者らは指摘しています。

逆に、低コストの金属触媒も入手可能ですが、触媒効果は最適ではありません。 炭素ベースの触媒は界面の電子移動を促進し、界面での NHx 吸着質の吸着および解離電位を高めます。 しかし、非貴金属や炭素系複合触媒の触媒活性をいかに高め、反応温度を下げ、新規二次元触媒の基礎を理解するかが大きな課題となっている。

新しい触媒材料の発見と拡張に多くの研究が費やされており、特にグラジインに焦点が当てられています。 グラフディインは、理論的研究によって実証されているように、触媒による NH3 分解の高い可能性を示す新規の二次元炭素材料です。 グラフジインの不均一な表面電荷分布は、触媒反応に十分な活性部位を提供します。 通常、金属原子で固定されたグラジインは、熱化学反応の触媒として使用されます。 しかし、熱反応におけるグラジインへのコバルト添加の相互作用効果、特にアンモニア分解性能についてはまだ十分に研究されていません。

この研究では、二次元炭素材料と遷移金属の間の触媒相互作用を調査するために、グラフジインに非貴金属ナノ粒子をロードすることに焦点を当てています。 今回の研究で、アンモニア分解中にグラジインに担持されたさまざまな遷移金属の高い性能が、粒子分散、金属還元性、触媒の元素組成に起因している可能性があることを発見しました。

この研究のために、チームは、容易な湿式共沈法を使用して、一連の共充填グラジインシートを合成した。

DFT 計算により、反応速度論における律速段階は、従来理解されていた窒素の再結合ではなく、NHx 種の脱水素化であることが明らかになりました。

私たちの研究は、NH3 分解による水素生成を容易にする金属ドープグラジイン触媒の多大な可能性を強調し、安全かつ拡張可能な水素利用を可能にします。

リソース

Lishan Liu、Feng Gong、Yunlong Xie、Sijun Wang、Yu Qiu、Zhihua Wang、Rui Xiao (2023) 「中程度の温度下で共ドープされたグラディインを使用したアンモニア分解からの高効率水素生成」、Fuel、第 354 巻 doi: 10.1016/ j.fuel.2023.129320

Xin Gao、Huibiao Liu、Dan Wang、および Jin Zhang (2019) 「グラフディイン: 合成、特性、およびアプリケーション」Chemical Society Reviews doi: 10.1039/C8CS00773J

投稿日: 06 August 2023 in アンモニア, 触媒, 水素, 水素製造, 水素貯蔵, 市場の背景 | パーマリンク | コメント (0)