НИКЕЛЬ-ГРАФЕНОВЫЙ КАТАЛИЗАТОР ГИДРИРОВАНИЯ МАГНИЯ И СИНТЕЗА УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР
Аннотация
Приведены результаты работ по получению графеноподобных наноматериалов (ГПМ) восстановлением оксида графита (ОГ), приготовлению никель-графеновых катализаторов и формированию углерод-графеновых и магний-графеновых композитов. Определены оптимальные условия приготовления и функциональные характеристики полученных материалов. Приготовлены никель-графеновые композиты (Ni/ГПМ), содержащие от 5 до 25 мас.% наночастиц Ni размером 2–5 нм. Установлено, что такие композиты являются эффективными катализаторами гидрирования магния. Они использованы для создания магниевых водород-аккумулирующих материалов с обратимой емкостью более 6,5 мас.% водорода. Добавка Ni/ГПМ способствует увеличению скорости гидрирования Mg за счет высокой каталитической активности наноразмерного Ni в реакции диссоциации молекул H2, а покрытие ГПМ высокодисперсных частиц MgH2 сохраняет субмикронный размер образующихся при дегидрировании частиц Mg и обеспечивает высокую теплопроводность композитов Mg/MgH2+Ni/ГПМ. Определено, что в композитах MgH2 + Ni/ГПМ наряду со стабильной α-фазой MgH2 содержится метастабильная γ-фаза MgH2, что приводит к снижению температуры дегидрирования на ~50 °С. С использованием Ni/ГПМ катализаторов синтезированы углеродные нанотрубки (УНТ) и нановолокна (УНВ) на поверхности графеноподобных структур. Каталитическое разложение C2H4 на Ni/ГПМ при температурах 500–700 °С приводит к образованию УНВ на поверхности ГПМ, а разложение CH4 при 900 °С – УНТ. Образующиеся УНТ и УНВ имеют диаметр в пределах от 5 до 20 нм, а длина увеличивается от 5 до 300 нм с ростом продолжительности синтеза от 1 до 60 мин. Такие трехмерные структуры имеют высокую удельную поверхность и привлекательны в качестве сорбентов газов и носителей металлических катализаторов.
Для цитирования:
Тарасов Б.П., Арбузов А.А., Володин А.А., Можжухин С.А., Клюев М.В. Никель-графеновый катализатор гидрирования магния и синтеза углеродных наноструктур. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 43-46.
Литература
Julkapli N.M., Bagheri S. Graphene supported heterogeneous catalysts: An overview. Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. P. 948–979. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.10.129.
Navalon S., Dhakshinamoorthy A., Alvaro M., Garcia H. Metal nanoparticles supported on two-dimensional graphenes as hetero-geneous catalysts. Coordination Chemistry Reviews. 2016. V. 312. P. 99–148. DOI: 10.1016/j.ccr.2015.12.005.
Arbuzov A.A., Muradyan V.E., Tarasov B.P. Synthesis of graphene-like materials by graphite oxide reduction. Izv. AN. Ser. Khim.. 2013. V. 62. N 9. P. 1962–1966 (in Russian). DOI: 10.1007/s11172-013-0284-x.
Arbuzov A.A., Mozhzhukhin S.A., Volodin A.A., Fursikov P.V., Tarasov B.P. Graphene-like nanostructures: synthesis and use for preparation of catalysts and hydrogen storage composites. Izv. AN. Ser. Khim. 2016. V. 65. N 8. P. 1893–1901 (in Russian). DOI: 10.1007/s11172-016-1530-9.
Poletaev A.A., Denys R.V., Maehlen J.P., Solberg J.K., Tarasov B.P., Yartys V.A. Nanostructured rapidly solidified LaMg11Ni alloy: Microstructure, crystal structure and hydrogenation properties. Int. J. Hydrogen Energy. 2012. V. 37. P. 3548–3557. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2011.11.054.
Tarasov B.P., Muradyan V.E., Volodin A.A. Synthesis, properties, and examples of the use of carbon nanomaterials. Russ. Chem. Bull. 2011. V. 60. N 7. P. 1237–1249 (in Russian). DOI: 10.1007/s11172-011-0194-8.
