The improved hydrogen release of sodium amide-sodium borohydride system with transition metal additions and investigations of new amide-borohydride systems as potential hydrogen storage materials

Bu çalışma iki ana başlıktan oluşmaktadır. Çalışmanın ilk kısmı NaNH2-NaBH4 sisteminin hidrojen verme özelliklerinin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşmıştır. Bu amaçla, numuneler sodyum amid ve sodyum borohidritin farklı mol oranlarında bilyeli değirmen tekniğiyle sentezlenmiş ve geçiş metalleri de sisteme katalizör olarak eklenmiştir. Bilyeli değirmenle hazırlanan bütün numunelerden ? -Na2BNH6 elde edilmiş olup, termal yolla sentezlenmiş numunelerle aynı termal bozunma özelliklerini göstermiştir. Kütle spektroskopisi ve termal analiz sonuçlarına göre kütlece %5'lik Pt, Pd, PtCl2 ve PdCl2 eklemeleri NaNH2-NaBH4 sisteminin hidrojen verme sıcaklığını 553 K' den yaklaşık olarak 30 ila 60 K kadar düşürmeyi başarmıştır. Sistemin hidrojen verme sıcaklığında en önemli düşüş karbon siyahı üzerine tutturulmuş Pt ve Pd' un eklenmesiyle gözlemlenmiştir. Kütlece % 5,6'lık eklenen Pt/Vulcan carbon sistemin hidrojen verme sıcaklığını 553 K' den 397 K' e düşürürken, kütlece % 2,9'luk Pd/Black Pearls hidrojen verme sıcaklığını yaklaşık olarak 121 K kadar azaltmıştır. Sistemin dekompozisyonundan sonra oluşan ürünün (Na3BN2) hidrojeni geri alma özellikleri incelenmiştir. Katalizör kullanılmadan elde edilen Na3BN2 ve kütlece % 5,6'lık Pt/Vulcan carbon eklenmiş Na3BN2 örnekleri 10 saat boyunca sırasıyla 473 K' de 400 bar hidrojen ve 373 K' de 350 bar hidrojen yüklenmesine maruz bırakılmıştır. Bu deneyler sonucunda, örneklerin X-ray kırınım spektroskopisinde NaH oluşumu dışında herhangi bir değişiklik gözlemlenmemiştir. Bu sonuçlar, belirtilen şartlar altında sodyum amid ? sodyum borohidrit sisteminin hidrojen verme reaksiyonunun tersinir olmadığını göstermektedir.Çalışmanın ikinci kısmında, 2:1 ve 1:1 molar oranlarda hazırlanmış alkali metal kompleks hidritlerinin (LiNH2-NaBH4, LiNH2-KBH4 ve NaNH2-KBH4) termal bozunma özellikleri termal analiz ve kütle spektroskopisi yardımıyla incelenmiştir. Reaksiyonlar sonucunda oluşan ara fazlar ve son ürünler X-ray kırınım spektroskopisi, DTA/TG, kütle ve titreşim spektroskopisiyle karakterize edilmiştir. Termal analiz ve kütle spektroskopisi sonuçlarına göre LiNH2-NaBH4 ve LiNH2-KBH4 sistemleri hidrojen vermeye sırasıyla 621 K ve 682 K' de başlamaktadır. LiNH2-NaBH4 sistemi hidrojeni iki aşamada verirken, LiNH2-KBH4 sistemi hidrojeni yüksek miktarda NH3 gazı ile tek basamakta verir. Bu iki sistemin termal bozunmasıyla oluşan ürünler (Li3BN2, Na ya da K ve B) benzerlik göstermektedir.Yukarıda bahsedilen iki sistemden farklı olarak, NaNH2-KBH4 sistemi hidrojen vermeye 597 K' de başlar ve maksimum hidrojen salınımı 700 K' de gözlemlenir. Bu sistemin termal bozunması sonucunda oluşan son ürün şimdiye dek bilinmeyen tetragonal uzay gruba ( I 4/mmm (No.139)) sahip bir nitridoborittir. Bu nitridoboritin, Na2KBN2, latis parametreleri a = 4,2359(0) Å, c = 10,3014(2) Å ve Z = 2 şeklinde hesaplanmış ve kristal yapısı 8 Sodyum, 6 Potasyum ve merkezde de lineer [N ? B ? N]3 ?? bileşenlerinden oluşan `elongated rhombic dodecahedron' olarak tanımlanmıştır. Boron ve nitrojen atomları arasındaki bağ uzunluğu 1.357(4) Å olarak hesaplanmıştır. Na2KBN2 bileşiğinin titreşim spektroskopi ölçümleri yapılmış ve bu ölçümler lineer [N ? B ? N]3 ?? gruplarının D ? h simetrisine sahip olduğu temel alınarak yorumlanmıştır.