オーダーメイドのメソポラス・サポーターでFeベースのナノ粒子の空間およびサイズ選択合成は,アンモニア分解の高度に活性で安定した触媒として使用されます

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• カタリシス カタリシス カタリシス
• ナノテクノロジー ナノテクノロジー

背景:

• アンモニアの分解のための効率的な触媒の開発は,エネルギーと環境アプリケーションにとって非常に重要です.
• 鉄基ナノマテリアルは,貴金属触媒の費用対効果の高い代替品として潜在的な可能性を秘めています.
• オーダーメイドメソポラス炭素は,ナノ粒子の安定化と強化された触媒性能のためのユニークなサポートを提供します.

研究 の 目的:

• CMK-5炭素およびC/SBA-15複合材料を支える均一なγ-Fe(2) O(3) ナノ粒子を合成し,特徴づけること.
• アンモニア分解のためのこれらのサポートされた酸化鉄ナノマテリアルの触媒活性と安定性を評価する.
• ナノ粒子分散,不動化,および触媒性能に対するサポート構造の影響を調査する.

主な方法:

• ナノ粒子合成のための浸潤と熱処理.
• X線微分法 (XRD),モッズバウアー光譜法,X線光電子光譜法 (XPS),スキャニング電子顕微鏡法 (SEM),伝送電子顕微鏡法 (TEM),および窒素吸収を用いた特徴付け.
• 様々な温度と空間速度でアンモニア分解活性試験.

主要な成果:

• 均一で高度に分散したγ-Fe(2) O(3) ナノ粒子 (∼6 nm) は,メソポラス・サポーター内で成功裏に固定されました.
• Fe(2) O(3) /CMK-5は,アンモニア分解の異常な活性を示し,700 °Cで完全な変換を達成し,高い宇宙速度 (60,000 cm3 g(cat) -1 h−1) を達成しました.
• Fe(2) O(3) /CMK-5は,600°Cで20時間,宇宙速度7500cm3g (cat) -1h-1.1で完全な変換を維持しました.
• C/SBA-15のγ-Fe(2) O(3) ナノ粒子は,CMK-5と比較して構造的な安定性が向上したが,活性度は低下した.
• 炭素層の存在は,触媒活性を増強するために不可欠でした.

結論:

• オーダーメイドメソポラスカーボンサポーターは, γ-Fe(2) O(3) ナノ粒子を効果的に固定し,シントリングを防止し,触媒活性を強化します.
• Fe(2) O(3) /CMK-5は,アンモニア分解の非常に活発で安定した触媒であり,基準触媒の性能を上回ります.
• 炭素-シリカ複合材料のサポートは,ナノ粒子がシリカ壁に固定されているため,長期的な安定性が向上します.