Abstract: Компактные генераторы H2 необходимы для функционирования портативных энергоустановок, проведения химических реакций, создания систем наддува и др. Процесс каталитического гидролиза борсодержащих гидридов (NaBH4 (БГН), NH3BH3 (АБ), (CH2NH2BH3)2 (ЭДББ)) позволяет получать H2 по требованию потребителя без подвода дополнительной энергии. При этом катализатор должен содержать различные центры, активирующие и гидрид, и воду. DFT расчеты показывают [1], что диссоциация H2O характеризуется более высокой энергией активации. Эта стадия легко протекает на полярной поверхности оксидов. Для диссоциации B-H связи адсорбированного гидрида оптимальна поверхность металлов или их боридов (CoxB). Показано, что активация Co3O4 в реакционной среде позволяет сформировать высокоактивную каталитическую поверхность. Благодаря частичному восстановлению Co3O4 гидридом образуются нанодисперсные аморфные частицы CoxB (x зависит от природы гидрида) и аниондефицитный Co3O4-. Время активационного периода, наблюдаемая скорость реакции и стабильность катализатора зависят от природы гидрида и характеристик Co3O4 [1,2]. В данной работе проведено сравнение кинетики выделения H2 при каталитическом гидролизе БГН, АБ и ЭДББ в присутствии катализаторов на основе Co3O4: Co3O4 (100 %), CuO-Co3O4 (90 %), а также Co0-Co3O4 (5, 30 %). Были сопоставлены отношения констант скорости реакции (kH/kD) и продолжительности индукционного периода (tH/tD) при замене H2O на D2O. Установлено, что по мере увеличения содержания Co3O4 в составе катализатора наблюдается уменьшение значений kH/kD. Таким образом, активность катализаторов с высоким содержанием Co3O4 менее зависима от стадии активации H2O, что согласуется с выполненными расчетами DFT. С другой стороны, использование раствора гидрида в D2O приводит к заметному увеличению времени активации катализатора, что демонстрирует важную роль воды в процессе восстановления оксида с формированием каталитически активных центров. Кроме того, анализ кинетики каталитического гидролиза АБ и ЭДББ в рамках модели Ленгмюра-Хиншельвуда для CuO-Co3O4 катализатора позволил высказать предположение, что адсорбция гидрида также играет важную роль и определяет скорость выделения H2. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания ИК СО РАН (проект FWUR-2024-0034). Авторы благодарят Булавченко О.А., Ищенко А.В., Рогова В.А. за проведенное исследование образцов катализаторов. [1] V.R. Butenko, et al., Materials 17(8) (2024) 1794 [2] O.V. Komova, et al., Int. J. Hydrogen Energy 111 (2025) 361

Cite: Данилова Н.А. , Озерова А.М. , Комова О.В. , Симагина В.И. , Липатникова И.Л. , Бутенко В.Р. , Дмитрук К.А. , Нецкина О.В.
Каталитические превращения борсодержащих гидридов в водной фазе на поверхности магнитоотделяемых Co-содержащих катализаторов
In compilation Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами. IHISM'25. Сборник тезисов 18-й Международной школы Национального центра физики и математики для молодых ученых и специалистов им. А.А. Курдюмова. – ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»., 2025. – C.54.

Dates:

Published print:

Jun 26, 2025

Identifiers: No identifiers

Citing: Пока нет цитирований