Tiến bộ trong việc trang trí kích thước hạt nano Pd trên các quả cầu carbon mesoporous cho ứng dụng năng lượng

Nanoscale Research Letters - Tập 10 - Trang 1-7 - 2015
Beata Zielinska1, Beata Michalkiewicz1, Ewa Mijowska1, Ryszard Józef Kalenczuk1
1Institute of Chemical and Environment Engineering, West Pomeranian University of Technology, Szczecin, Poland

Tóm tắt

Các hạt nano Pd với kích thước và phân bố đường kính khác nhau đã được phân tán thành công trên bề mặt của các quả cầu carbon mesoporous không trật tự (DMHCS). Kích thước và phân bố đường kính của các hạt Pd được kiểm soát bằng cách áp dụng các điều kiện thí nghiệm khác nhau. Hai phương pháp tổng hợp (hấp thụ và ngâm) và hai tiền chất Pd (palladium (II) acetyloacetonate (Pd(acac)2) và palladium (II) acetate (Pd(OAc)2)) đã được nghiên cứu và so sánh để chuẩn bị DMHCS được trang trí bằng Pd. Các đặc tính lưu trữ hydro của DMHCS nguyên thủy và DMHCS đã được sửa đổi bằng Pd ở 40°C và trong khoảng áp suất 0–45 bar đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy rằng các mẫu carbon hỗ trợ Pd được tổng hợp trong sự hiện diện của Pd(OAc)2 thể hiện khả năng lưu trữ hydro cải thiện so với DMHCS nguyên thủy. Khả năng lưu trữ hydro tối đa 0.38 wt.% đạt được bởi mẫu có phân bố đường kính hạt nano Pd từ 2–14 nm và kích thước tinh thể Pd trung bình là 7.6 nm. Điều đáng lưu ý là hàm lượng hạt nano Pd, kích thước và phân bố đường kính có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng lưu trữ H2.

Từ khóa

#Hạt nano Pd #carbon mesoporous #lưu trữ hydro #palladium #ứng dụng năng lượng

Tài liệu tham khảo

Wang J, Xin HL, Wang D (2014) Recent progress on mesoporous carbon materials for advanced energy conversion and storage. Part Part Syst Charact 31:515–539 Wu J, Yu P, Susha AS, Sablon KA, Chen H, Zhou Z et al (2015) Broadband efficiency enhancement in quantum dot solar cells coupled with multispiked plasmonic nanostars. Nano Energy 13:827–835 Wu J, Liu L, Liu S, Yu P, Zheng Z, Shafa M et al (2014) High responsivity photoconductors based on iron pyrite nanowires using sulfurization of anodized iron oxide nanotubes. Nano Lett 14:6002–6009 Dai L, Chang DW, Baek JB, Lu W (2012) Carbon nanomaterials for advanced energy conversion and storage. Small 8:1130–1166 Singh AK, Ribas MA, Yakobson BI (2009) H-spillover through the catalyst saturation: an ab initio thermodynamics study. ACS Nano 3(7):1657–1662 Chung TY, Tsao CS, Tseng HP, Chen CH, Yu MS (2015) Effects of oxygen functional groups on the enhancement of the hydrogen spillover of Pd-doped activated carbon. J Colloid Interface Sci 441:98–105 Adams BD, Ostrom CK, Chen S, Chen A (2010) High-performance Pd-based hydrogen spillover catalysts for hydrogen storage. J Phys Chem C 114:19875–19882 Vinayan BP, Sethupathi K, Ramaprabhu S (2012) Hydrogen storage studies of palladium decorated nitrogen doped graphene nanoplatelets. J Nanosci Nanotechnol 12(8):6608–6614 Zubizarreta L, Menendez JA, Pis JJ, Arenillas A (2009) Improving hydrogen storage in Ni-doped carbon nanospheres. Int J Hydrogen Energy 34:3070–3076 Wenelska K, Michalkiewicz B, Chen X, Mijowska E (2014) Pd nanoparticles with tunable diameter deposited on carbon nanotubes with enhanced hydrogen storage capacity. Energy 75:549–554 Wenelska K, Michalkiewicz B, Gong J, Tang T, Kaleńczuk R, Chen X et al (2013) In situ deposition of Pd nanoparticles with controllable diameters in hollow carbon spheres for hydrogen storage. Int J Hydrogen Energy 38:16179–16184 Wang L, Yang RT (2012) Molecular hydrogen and spiltover hydrogen storage on high surface area carbon sorbents. Carbon 50:3134–3140 Zubizarreta L, Arenillas A, Pis JJ (2009) Carbon materials for H2 storage. Int J Hydrogen Energy 34:4575–4581 Schimmel HG, Nijkamp G, Kearley GJ, Rivera A, Jong KP, Mulder FM (2004) Hydrogen adsorption in carbon nanostructures compared. Mat Sci Eng B 108:124–129 Huang CC, Li YH, Wang YW, Chen CH (2013) Hydrogen storage in cobalt-embedded ordered mesoporous carbon. Int J Hydrogen Energy 38:3994–4002 Tamai H, Nobuaki U, Yasuda H (2009) Preparation of Pd supported mesoporous activated carbons and their catalytic activity. Mater Chem Phys 114:10–13 Lueking AD, Yang RT (2004) Hydrogen spillover to enhance hydrogen storage—study of the effect of carbon physicochemical properties. Appl Catal A 265:259–268 Kim BJ, Lee YS, Park SJ (2008) Preparation of platinum-decorated porous graphite nanofibers, and their hydrogen storage behaviors. J Colloid Interface Sci 318(2):530–533 Yan K, Lafleur T, Liao J (2013) Facile synthesis of palladium nanoparticles supported on multi-walled carbon nanotube for efficient hydrogenation of biomass-derived levulinic acid. J Nanopart Res 15:1906–1909 Penki TR, Shanmughasundaram D, Kishore B, Munichandraiah N (2014) High rate capability of coconut kernel derived carbon as an anode material for lithium-ion batteries. Adv Mat Lett 5(4):184–190 Petla RK, Vivekanandhan S, Misra M, Mohanty AK, Satyanarayana N (2012) Soybean (Glycine max) leaf extract based green synthesis of palladium nanoparticles. J Biomater Nanobiotechnol 3:14–19 Dresselhaus MS, Jorio A, Hofmann M, Dresselhaus G, Saito R (2010) Perspectives on carbon nanotubes and graphene Raman spectroscopy. Nano Lett 10:751–758 Dikio ED, Shooto ND, Thema FT, Farah AM (2013) Raman and TGA study of carbon nanotubes synthesized over Mo/Fe catalyst on aluminium oxide, calcium carbonate and magnesium oxide support. Chem Sci Trans 2(4):1160–1173 Pan Y, Zhang F, Wu K, Lu Z, Chen Y, Zhou Y et al (2012) Carbon supported palladium-iron nanoparticles with uniform alloy structure as methanol-tolerant electrocatalyst for oxygen reduction reaction. Int J Hydrogen Energy 37:2993–3000 Farrauto RJ, Hobson MC, Kennelly T, Waterman EM (1992) Catalytic chemistry of supported palladium for combustion of methane. Appl Catal A 81:227–237 Divya P, Ramaprabhu S (2014) Hydrogen storage in platinum decorated hydrogen exfoliated graphene sheets by spillover mechanism. Phys Chem Chem Phys 16:26725–26729 Yamauchi M, Ikeda R, Kitagawa H, Takata M (2008) Nanosize effects on hydrogen storage in palladium. J Phys Chem C 112:3294–3299 Tew MW, Miller JT, Bokhoven JA (2009) Particle size effect of hydride formation and surface hydrogen adsorption of nanosized palladium catalysts: L3 edge vs K edge X-ray absorption spectroscopy. J Phys Chem C 113:15140–15147 D’Elia LF, Gonzalez I, Saavedra K, Gottberg V (2009) A comparative study of hydrogen uptake features of Co, Ni and Pd modified nanofibres and activated carbon. Int J Hydrogen Energy 34:1958–1964