Ceria supported copper(0) and titania supported rhodium(0) nanoparticles as catalysts in dehydrogenation of dimethylamine borane

Son yıllarda, hidrojen, ısınma, elektrik enerjisi, ulaşım ve mekanik güç gibi birçok uygulama için dünyaca temiz ve önemli bir enerji taşıyıcısı olarak kabul edilmektedir. Taşınabilir ve sabit uygulamalarda güvenli, etkili ve düşük maliyetli hidrojen depolama malzemelerinin olmaması, hidrojen ekonomisinin uygulanması için üstesinden gelinmesi gereken en büyük engellerden biridir. Yakıt hücrelerinde kullanılan ağırlıkça hidrojen yüzdesi yüksek olan kimyasal depolama malzemeleri, hidrojen kaynakları olarak umut vericidir. Kütlece yüksek hidrojen depolama kapasitesi, yüksek kararlılık ve zehirli olmayışı nedeniyle amonyak boran ve türevleri gibi hidrojen depolama kaynaklarına ilgi artmaktadır. Bunlardan biri olan dimetilamin boran (Me) 2NH.BH3, DMAB) uygun koşullar altında uygun katalizör varlığında hidrojen salabilir. Geçiş metali nanoparçacıkları, eşsiz özelliklerinden dolayı amin boran türevlerinin dehidrojenlenmesinde aktif katalizörler olarak kullanılabilir. Metal nanoparçacıkların aglomerasyon ile külçe metal oluşumuna olan eğilimleri, artan parçacık boyutu ile katalitik uygulamalardaki etkinliğin düşmesine sebep olmaktadır. Kararlaştırıcı bir destek olarak kullanılan metal oksitler, metal nanoparçacıklarının aglomerasyonunu önlemenin yollarından biridir. Geçiş metali nanoparçacıklarının sentezi için kararlaştırıcı olarak metal oksitlerin kullanılması tekrar kullanılabilirlik, termal kararlılık ve uzun ömür açısından avantajlı olmaktadır. Bu tezde, seryum oksit destekli bakır(0) nanoparçacıklar ve titanyum oksit destekli rodyum(0) nanoparçacıklarının hazırlanması, karakterizasyonu ve dimetil amin boranın dehidrojenlenmesindeki katalitik etkinliklerini sunuyoruz. Seryum oksit üzerine tutturulan bakır(0) nanoparçacıklar, dimetilamin boranın katalitik dehidrojenlenmesi boyunca Cu2 + / CeO2'nin indirgenmesinden elde edildi. Dimetilamin boranın dehidrojenlenmesi boyunca oluşan Rh(0) nanoparçacıklar (Rh(0)/nanoTiO2) için rodyum(II) hekzanoat öncü olarak kullanıldı. Metal oksitler üzerine tutturulan geçiş metali(0) nanoparçacıkları UV-görünür bölge elektronik soğurma spektroskopisi (UV-Vis), taramalı elektron mikroskopisi (SEM), geçirgenli electron mikroskopisi (TEM), enerji dağıtımı X ışını spektroskopisi (EDX), Brunauer-Emmett-Teller (BET), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), X- ışınları kırınımı (XRD) indüktif olarak çiftlesmis plazma-optik emisyon spektroskopisi (ICP-OES) ve infared spektroskopisi (FT-IR) ile tanımlandı. Seria destekli bakır (0) ve titanya destekli rodyum (0) nanoparçacıklarının katalitik etkinliği dimetilamin boranın dehidrojenlenmesinde test edildi. Seryum(IV) oksit destekli bakır(0) ve titanyum(IV) oksit destekli rodyum(0) nanoparçacıklarının katalitik etkinliği ile bu katalizörlerin varlığında dimetilamin boranın dehidrojenlenme tepkimesinin kinetiği, farklı katalizör derişimlerine ve sıcaklığa bağlı olarak çalışıldı. Elde edilen kinetik veriler kullanılarak, her iki katalitik dehidrojenlenme tepkimesine ilişkin hız kanunu ve Arrhenius aktivasyon enerjisi (Ea), aktivasyon entalpisi (ΔH≠) and aktivasyon entropisi (ΔS≠ gibi aktivasyon parametreleri hesaplandı.