Кинетика выделения водорода в процессе гидролиза амминборана с катализаторами на основе кобальта

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведено исследование кинетики выделения водорода при реакции гидролиза водных растворов амминборана с катализаторами на основе кобальта, нанесенных на различные подложки – Co3O4/ZnO, Co/ZnO, Co3O4/цеолит, Co/цеолит, а также использованных в виде порошка Co(OH)2. Определены в каждом случае порядок реакции, константы скорости и кажущаяся энергия активации реакции, скорость выделения водорода в процессе гидролиза в области температур 35–80°С. Во всех случаях использовали раствор амминборана концентрацией 0.078 М. Количество активной части катализаторов определяли химическим методом, оно составляло 7.5–10% от общей массы катализатора. Для низкотемпературного катализатора Co–B и Co(OH)2 кинетические зависимости соответствуют нулевому или близкому к нулевому порядку реакции. При использовании катализаторов Co3O4/ZnO, Co/ZnO, Co3O4/цеолит, Co/цеолит наблюдается первый порядок реакции. Максимальная скорость выделения водорода при 80°С была в случае катализаторов Co/ZnO – 3125 млH2 · (г-кат)–1 · мин–1 (частота оборота TOF = 8.2 мин–1) и Co–B – 3750 млH2 · (г-кат)–1 · · мин–1 (TOF = 11.7 мин–1) соответственно. Рассчитаны значения кажущейся энергии активации реакции каталитического гидролиза амминборана для катализаторов: Со3О4/ZnO – 26.0, Co–B – 44.8, Co(OH)2 черный – 43.4, Co(OH)2 голубой – 47.4 кДж/моль соответственно.

Об авторах

Н. Я. Дьянкова

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН)

Email: grinko@iptm.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка

Н. В. Лапин

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН)

Email: grinko@iptm.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка

В. В. Гринько

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: grinko@iptm.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка

А. Ф. Вяткин

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН)

Email: grinko@iptm.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка

Список литературы

  1. Akbayrak S., Ozkar S. // Int. J. Hydrogen En. 2018. V. 43. № 40. P. 18592.https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.02.190
  2. Demirci U.B. // Int. J. Hydrogen En. 2017. V. 42. № 15. P. 9978.https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.01.154
  3. Figen A.K., Piskin M.B., Coskuner B., Imamoglu V. // Int. J. Hydrogen En. 2013. V. 38. № 36. P. 16 215.https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.10.033
  4. Sreedhar I., Kamani K.M., Kamani B.M., Reddy B.M., Venugopal A. // Renewable and Sustainable En. Rev. 2018. V. 91. P. 838.https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.028
  5. Simagina V.I., Vernikovskaya N.V., Komova O.V., Kayl N.L., Netskina O.V., Odegova G.V. // Chem. Eng. J. 2017. V. 329. P. 156. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.05.005
  6. Liu M., Zhou L., Luo X., Wan C., Xu L. // Catalysts. 2020. V. 10. P. 788.https://doi.org/10.3390/catal10070788
  7. Wu H., Cheng Y., Fan Y., Lu X., Li L., Liu B., Li B., Lu S. // Int. J. Hydrogen En. 2020. V. 45. № 55. P. 30325. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.08.131
  8. Alpaydin C.Y., Gulbay S.K., Colpan C.O. // Int. J. Hydrogen En. 2020. V. 45. № 5. P. 3414.https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.181
  9. Demirci U.B., Miele P. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. P. 6872. https://doi.org/10.1039/c4cp00250d
  10. Patel N., Miotello A. // Int. J. Hydrogen En. 2015. V. 40. № 3. P. 1429. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.11.052
  11. Lu D., Liao J., Zhong S., Leng Y., Ji S., Wang H., Wang R., Li H. // Int. J. Hydrogen En. 2018. V. 43. № 11. P. 5541. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.01.129
  12. Gorlova A.M., Kayl N.L., Komova O.V., Netskina O.V., Ozerova A.M., Odegova G.V., Bulavchenko O.A., Ishchenko A.V., Simagina V.I. // Renewable En. 2018. V. 121. P. 722. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.01.089
  13. Kinsiz B.N., Filiz B.C., Depren S.K., Figen A.K. // Appl. Mater. Today. 2021. V. 22. P. 100952. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2021.100952
  14. Лапин Н.В., Дьянкова Н.Я. // Неорган. материалы. 2013. Т. 49. № 10. С. 1050. https://doi.org/10.7868/S0002337X13100060
  15. Onat E., Sahin O., Izgi M.S., Horoz S. // J. Mater. Sci: Mater. Electron. 2021. V. 32. P. 27251. https://doi.org/10.1007/s10854-021-07094-9
  16. Xu S.H., Wang J.F., Valerio A., Zhang W.Y., Sun J.L., He D.N. // Inor. Chem. Frontiers. 2021. V. 8. № 1. P. 48. https://doi.org/10.1039/d0qi00659a
  17. Zhang H., Gu X.J., Song J. // Int. J. Hydrogen En. 2020. V. 45. № 41. P. 21273. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.05.178
  18. Yang G., Guan S.Y., Mehdi S., Fan Y.P., Liu B.Z., Li B.J. // Green En. Environ. 2021. V. 6. № 2. P. 236.https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.03.012
  19. Herron R., Marchant C., Sullivan J.A. // Catalysis Commun. 2018. V. 107. P. 14. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2018.01.008
  20. Wang W.J., Liang M.W., Jiang Y., Liao C.Y., Long Q., Lai X.F., Liao L. // Mater. Lett. 2021. V. 293. P. 129702.https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.129702
  21. Fang M.H., Wu S.Y., Chang Y.H., Narwane M., Chen B.H., Liu W.L., Kurniawan D., Chiang W.H., Lin C.H., Chuang Y.C., Hsu I.J., Chen H.T., Lu T.T. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. № 40. P. 47465. https://doi.org/10.1021/acsami.1c11521
  22. Zhang J., Duan Y., Zhu Y., Wang Y., Yao H., Mi G. // Mater. Chem. Phys. 2017. V. 201. P. 297. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.08.040
  23. Wang Y., Meng W., Wang D., Li G., Wu S., Cao Z., Zhang K., Wu C., Liu S. // Int. J. Hydrogen En. 2017. V. 42. № 52. P. 30718. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.10.131
  24. Jiang R., Wang W.Z., Zheng X., Li Q.A., Xu Z.M., Peng J. // Int. J. Hydrogen En. 2021. V. 46. № 7. P. 5345. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.086
  25. Wu H., Cheng Y.J., Wang B.Y., Wang Y., Wu M., Li W.D., Liu B.Z., Lu S.Y. // J. En. Chem. 2021. V. 57. P. 198. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2020.08.051
  26. Wang C., Wang Z.L., Wang H.L., Chi Y., Wang M.G., Cheng D.W., Zhang J.J., Wu C., Zhao Z.K. // Int. J. Hydrogen En. 2021. V. 46. № 13. P. 9030. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.026
  27. Chen J., Long B., Hu H.B., Zhong Z.Q., Lawa I., Zhang F., Wang L.W., Yuan Z.H. // Int. J. Hydrogen En. 2022. V. 47. № 5. P. 2976.https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.255
  28. Hu H.B., Long B., Jiang Y.F., Sun S.C., Lawan I., Zhou W.M., Zhang M.X., Wang L.W., Zhang F., Yuan Z.H. // Chem. Res. Chin. Univer. 2020. V. 36. № 6. P. 1209. https://doi.org/10.1007/s40242-020-0209-9
  29. Ozerova A.M., Bulavchenko O.A., Komova O.V., Netskina O.V., Zaikovskii V.I., Odegova G.V., Simagina V.I. // Kinetics Catalysis. 2012. V. 53. № 4. P. 511. https://doi.org/10.1134/S0023158412040088
  30. Netskina O.V., Ozerova A.M., Komova O.V., Kochubey D.I., Kanazhevskiy V.V., Ishchenko A.V., Simagina V.I. // Top Catal. 2016. V. 59. P. 1431.https://doi.org/10.1007/s11244-016-0664-1
  31. Simagina V.I., Ozerova A.M., Komova O.V., Netskina O.V. // Catalysts. 2021. V. 11. № 2. P. 268.https://doi.org/10.3390/catal11020268
  32. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. // Чистые химические вещества. М.: Химия, 1974. С. 207.

Дополнительные файлы


© Н.Я. Дьянкова, Н.В. Лапин, В.В. Гринько, А.Ф. Вяткин, 2023