Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 17/2018

14.07.2018

Facile synthesis of Cu nanoparticles on different morphology ZrO2 supports for catalytic hydrogen generation from ammonia borane

verfasst von: Jianjun Zhu, Lirong Ma, Jin Feng, Tianli Geng, Wei Wei, Jimin Xie

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 17/2018

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this paper, the X% Cu–ZrO2 (X = 0, 1, 5, 10, 15 and 20) xerogel catalysts have been successfully synthesized via a facile two-step approach involving epoxide-driven sol–gel method followed by chemical reduction. The series xerogel catalysts were characterized using XRD, SEM–EDS, TEM, XPS, H2-TPR, N2 adsorption–desorption and FT-IR. The results showed that the morphologies of ZrO2 partly have changed from bulk to nanorods with the increase in Cu loading from 0 to 20%. The catalysts exerted Cu content-dependent activities towards the catalytic hydrolysis of ammonia borane (AB). Among them, the 15% Cu–ZrO2 showed the best catalytic activity that the maximum hydrogen generation rate was 0.384 mol min−1. The hydrolysis reaction towards AB was proved to the first order by the 15% Cu–ZrO2 xerogel by kinetic studies. The activation energy was calculated to be 22.34 kJ mol−1. Even after five recycle experiment, the catalysts also showed a good recycle stability in aqueous solution.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat Y. Hu, Y. Wang, Z.H. Lu, X. Chen, L. Xiong, Appl. Surf. Sci. 341, 185–189 (2015)CrossRef Y. Hu, Y. Wang, Z.H. Lu, X. Chen, L. Xiong, Appl. Surf. Sci. 341, 185–189 (2015)CrossRef
5.
6.
Zurück zum Zitat A. Rossin, G. Tuci, L. Luconi, G. Giambastiani, ACS Catal. 7, 5035–5045 (2017)CrossRef A. Rossin, G. Tuci, L. Luconi, G. Giambastiani, ACS Catal. 7, 5035–5045 (2017)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat B. Zhao, J. Liu, L. Zhou, D. Long, K. Feng, X. Sun, J. Zhong, Appl. Catal. Sci. 362, 79–85 (2016)CrossRef B. Zhao, J. Liu, L. Zhou, D. Long, K. Feng, X. Sun, J. Zhong, Appl. Catal. Sci. 362, 79–85 (2016)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Q.L. Yao, X.S. Chen, Z.H. Lu, Energy Environ. Focus 3, 236–245 (2014)CrossRef Q.L. Yao, X.S. Chen, Z.H. Lu, Energy Environ. Focus 3, 236–245 (2014)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat A. Yousef, N.A.M. Barakat, M.H. El-Newehy, M.M. Ahmed, H.Y. Kim, Colloid Surf. A 470, 194–201 (2015)CrossRef A. Yousef, N.A.M. Barakat, M.H. El-Newehy, M.M. Ahmed, H.Y. Kim, Colloid Surf. A 470, 194–201 (2015)CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat G. Fan, Q. Liu, D. Tang, X. Li, J. Bi, D. Gao, Int. J. Hydrogen Energy 41, 1542–1549 (2016)CrossRef G. Fan, Q. Liu, D. Tang, X. Li, J. Bi, D. Gao, Int. J. Hydrogen Energy 41, 1542–1549 (2016)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat S. Akbayrak, M. Kaya, M. Volkan, S. Özkar, Appl. Catal. B 147, 384–393 (2014)CrossRef S. Akbayrak, M. Kaya, M. Volkan, S. Özkar, Appl. Catal. B 147, 384–393 (2014)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat S. Karahan, M. Zahmakran, S. Ozkar, Chem. Commun. 48, 1180–1182 (2012)CrossRef S. Karahan, M. Zahmakran, S. Ozkar, Chem. Commun. 48, 1180–1182 (2012)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Y.W. Yang, G. Feng, Z.H. Lu, N. Hu, F. Zhang, X.S. Chen, Acta Phys-Chim. Sin. 30, 1180–1186 (2014) Y.W. Yang, G. Feng, Z.H. Lu, N. Hu, F. Zhang, X.S. Chen, Acta Phys-Chim. Sin. 30, 1180–1186 (2014)
15.
16.
Zurück zum Zitat S.W. Lai, J.W. Park, S.H. Yoo, J.M. Ha, E.H. Song, S.O. Cho, Int. J. Hydrogen Energy 41, 3428–3435 (2016)CrossRef S.W. Lai, J.W. Park, S.H. Yoo, J.M. Ha, E.H. Song, S.O. Cho, Int. J. Hydrogen Energy 41, 3428–3435 (2016)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Y. Liu, J. Zhang, H.J. Guan, Y.F. Zhao, J.H. Yang, B. Zng, Appl. Surf. Sci. 427, 106–113 (2018)CrossRef Y. Liu, J. Zhang, H.J. Guan, Y.F. Zhao, J.H. Yang, B. Zng, Appl. Surf. Sci. 427, 106–113 (2018)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat W.L. Tan, N.H.H. Abu Bakar, M. Abu, Bakar, Catal. Lett. 145, 1626–1633 (2015)CrossRef W.L. Tan, N.H.H. Abu Bakar, M. Abu, Bakar, Catal. Lett. 145, 1626–1633 (2015)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat N.Z. Shang, C. Feng, S.T. Gao, C. Wang, Int. J. Hydrogen Energy 41, 944–950 (2016)CrossRef N.Z. Shang, C. Feng, S.T. Gao, C. Wang, Int. J. Hydrogen Energy 41, 944–950 (2016)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat J.J. Luo, H.Y. Xu, Y.F. Liu, W. Chu, C.F. Jiang, X.S. Zhao, Appl. Catal. A 423–424, 121–129 (2012)CrossRef J.J. Luo, H.Y. Xu, Y.F. Liu, W. Chu, C.F. Jiang, X.S. Zhao, Appl. Catal. A 423–424, 121–129 (2012)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat N. Gokon, S. Takahashi, H. Yamamoto, T. Kodama, Int. J. Hydrogen Energy 33, 2189–2199 (2008)CrossRef N. Gokon, S. Takahashi, H. Yamamoto, T. Kodama, Int. J. Hydrogen Energy 33, 2189–2199 (2008)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat S. Esposito, M. Turco, G. Bagnasco, C. Cammarano, P. Pernice, A. Aronne, Appl. Catal. A 372, 48–57 (2010)CrossRef S. Esposito, M. Turco, G. Bagnasco, C. Cammarano, P. Pernice, A. Aronne, Appl. Catal. A 372, 48–57 (2010)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat P.H. Matter, D.J. Braden, U.S. Ozkan, J. Catal. 223, 340–351 (2004)CrossRef P.H. Matter, D.J. Braden, U.S. Ozkan, J. Catal. 223, 340–351 (2004)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat M. Vrinat, D. Hamon, M. Breysse, B. Durand, T. Des Courrieres, Catal. Today 20, 273–282 (1994)CrossRef M. Vrinat, D. Hamon, M. Breysse, B. Durand, T. Des Courrieres, Catal. Today 20, 273–282 (1994)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Y. Jang, J. Chung, S. Kim, S.W. Jun, B.H. Kim, D.W. Lee, B.M. Kim, T. Hyeon, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 2512–2516 (2011)CrossRef Y. Jang, J. Chung, S. Kim, S.W. Jun, B.H. Kim, D.W. Lee, B.M. Kim, T. Hyeon, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 2512–2516 (2011)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Y. Du, C.C. Wang, H. Jiang, C.L. Chen, R.Z. Chen, J. Ind. Eng. Chem. 35, 262–267 (2016)CrossRef Y. Du, C.C. Wang, H. Jiang, C.L. Chen, R.Z. Chen, J. Ind. Eng. Chem. 35, 262–267 (2016)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat H.M. Wang, Z.F. Lu, D.Z. Lu, C.H. Li, P.F. Fang, X. Wang, Solid State Sci. 55, 69–76 (2016)CrossRef H.M. Wang, Z.F. Lu, D.Z. Lu, C.H. Li, P.F. Fang, X. Wang, Solid State Sci. 55, 69–76 (2016)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat R. Mohan, K. Krishnamoorthy, S.J. Kim, Solid State Commun. 152, 375–380 (2012)CrossRef R. Mohan, K. Krishnamoorthy, S.J. Kim, Solid State Commun. 152, 375–380 (2012)CrossRef
31.
32.
Zurück zum Zitat F.B. Derekaya, Ç Güldür, Int. J. Hydrogen Energy 35, 2247–2261 (2010)CrossRef F.B. Derekaya, Ç Güldür, Int. J. Hydrogen Energy 35, 2247–2261 (2010)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat H.H. Lu, H.B. Yin, Y.M. Liu, T.S. Jiang, L.B. Yu, Catal. Commun. 10, 313–316 (2008)CrossRef H.H. Lu, H.B. Yin, Y.M. Liu, T.S. Jiang, L.B. Yu, Catal. Commun. 10, 313–316 (2008)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat J. Feng, Q. Wang, D.L. Fan, L.R. Ma, D.L. Jiang, J.M. Xie, J.J. Zhu, Appl. Surf. Sci. 382, 135–143 (2016)CrossRef J. Feng, Q. Wang, D.L. Fan, L.R. Ma, D.L. Jiang, J.M. Xie, J.J. Zhu, Appl. Surf. Sci. 382, 135–143 (2016)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat L. Castro, P. Reyes, C. Montes, de Correa, J. Sol-Gel Sci. Technol. 25, 159–168 (2002)CrossRef L. Castro, P. Reyes, C. Montes, de Correa, J. Sol-Gel Sci. Technol. 25, 159–168 (2002)CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat J.G. Yang, F.Y. Cheng, J. Liang, J. Chen, Int. J. Hydrogen Energy 36, 1411–1417 (2011)CrossRef J.G. Yang, F.Y. Cheng, J. Liang, J. Chen, Int. J. Hydrogen Energy 36, 1411–1417 (2011)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat S. Basu, A. Brockman, P. Gagare, Y. Zheng, P.V. Ramachandran, W.N. Delgass, J.P. Gore, J. Power Sources 188, 238–243 (2009)CrossRef S. Basu, A. Brockman, P. Gagare, Y. Zheng, P.V. Ramachandran, W.N. Delgass, J.P. Gore, J. Power Sources 188, 238–243 (2009)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat A.T. Ravichandran, K. Catherine Siriya Pushpa, K. Ravichandran, K. Karthika, B.M. Nagabhushana, S. Mantha, K. Swaminathan, Superlattice Microst. 75, 533–542 (2014)CrossRef A.T. Ravichandran, K. Catherine Siriya Pushpa, K. Ravichandran, K. Karthika, B.M. Nagabhushana, S. Mantha, K. Swaminathan, Superlattice Microst. 75, 533–542 (2014)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat M.A. Bhosale, T. Sasaki, B.M. Bhanage, Catal. Sci. Technol. 4, 4274–4280 (2014)CrossRef M.A. Bhosale, T. Sasaki, B.M. Bhanage, Catal. Sci. Technol. 4, 4274–4280 (2014)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat I. Kasatkin, F. Girgsdies, T. Ressler, R.A. Caruso, J.H. Schattka, J. Urban, K. Weiss, J. Mater. Sci. 39, 2151–2157 (2004)CrossRef I. Kasatkin, F. Girgsdies, T. Ressler, R.A. Caruso, J.H. Schattka, J. Urban, K. Weiss, J. Mater. Sci. 39, 2151–2157 (2004)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat D. Zhao, X. Xiong, C.L. Qu, N. Zhang, J. Phys. Chem. C 118, 19007–19016 (2014)CrossRef D. Zhao, X. Xiong, C.L. Qu, N. Zhang, J. Phys. Chem. C 118, 19007–19016 (2014)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat J. Morales, A. Caballero, J.P. Holgado, J.P. Espino´s, A.R. Gonza´lez-Elipe, J. Phys. Chem. B 106, 10185–10190 (2002)CrossRef J. Morales, A. Caballero, J.P. Holgado, J.P. Espino´s, A.R. Gonza´lez-Elipe, J. Phys. Chem. B 106, 10185–10190 (2002)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat L.C. Wang, Q. Liu, M. Chen, Y.M. Liu, Y. Cao, H.Y. He, K.N. Fan, J. Phys. Chem. C 111, 16549–16557 (2007)CrossRef L.C. Wang, Q. Liu, M. Chen, Y.M. Liu, Y. Cao, H.Y. He, K.N. Fan, J. Phys. Chem. C 111, 16549–16557 (2007)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat Q. Han, Z.H. Liu, Y.Y. Xu, Z.Y. Chen, T.M. Wang, H. Zhang, J. Phys. Chem. C 111, 5034–5038 (2007)CrossRef Q. Han, Z.H. Liu, Y.Y. Xu, Z.Y. Chen, T.M. Wang, H. Zhang, J. Phys. Chem. C 111, 5034–5038 (2007)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat J. Słoczyn´ski, R. Grabowski, A. Kozłowska, P.K. Olszewski, J. Stoch, Phys. Chem. Chem. Phys. 5, 4631–4640 (2003)CrossRef J. Słoczyn´ski, R. Grabowski, A. Kozłowska, P.K. Olszewski, J. Stoch, Phys. Chem. Chem. Phys. 5, 4631–4640 (2003)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat L.X. Wang, W.C. Zhu, D.F. Zheng, X. Yu, J. Cui, M.J. Jia, W.X. Zhang, Z.L. Wang, Reac. Kinet. Mech. Cat. 101, 365–375 (2010)CrossRef L.X. Wang, W.C. Zhu, D.F. Zheng, X. Yu, J. Cui, M.J. Jia, W.X. Zhang, Z.L. Wang, Reac. Kinet. Mech. Cat. 101, 365–375 (2010)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat J.B. Ko, C.M. Bae, Y.S. Jung, D.H. Kim, Catal. Lett. 105, 157–161 (2005)CrossRef J.B. Ko, C.M. Bae, Y.S. Jung, D.H. Kim, Catal. Lett. 105, 157–161 (2005)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat K.S.W. Sing, D.H. Everett, R.A.W. Haul, L. Moscou, R.A. Pierotti, J. Rouquerol, T. Siemieniewska, Pure Appl. Chem. 57, 603–619 (1985)CrossRef K.S.W. Sing, D.H. Everett, R.A.W. Haul, L. Moscou, R.A. Pierotti, J. Rouquerol, T. Siemieniewska, Pure Appl. Chem. 57, 603–619 (1985)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat G. Fetter, P. Bosch, T. Lo´pez, J. Sol-Gel Sci. Technol. 23, 199–203 (2002)CrossRef G. Fetter, P. Bosch, T. Lo´pez, J. Sol-Gel Sci. Technol. 23, 199–203 (2002)CrossRef
51.
52.
Zurück zum Zitat E. Nouril, M. Shahmiri, H.R. Rezaie, F. Talayian, Int. J. Ind. Chem. 3, 17 (2012)CrossRef E. Nouril, M. Shahmiri, H.R. Rezaie, F. Talayian, Int. J. Ind. Chem. 3, 17 (2012)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat A. Taavoni-Gilan, E. Taheri-Nassaj, H. Akhondi, J. Non-Cryst. Solids 355, 311–316 (2009)CrossRef A. Taavoni-Gilan, E. Taheri-Nassaj, H. Akhondi, J. Non-Cryst. Solids 355, 311–316 (2009)CrossRef
54.
55.
Zurück zum Zitat J. Du, F.Y. Cheng, M. Si, J. Liang, Z.L. Tao, J. Chen, Int. J. Hydrogen Energy 38, 5768–5774 (2013)CrossRef J. Du, F.Y. Cheng, M. Si, J. Liang, Z.L. Tao, J. Chen, Int. J. Hydrogen Energy 38, 5768–5774 (2013)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat H. Zhang, X.F. Wang, C.C. Chen, C.H. An, Y.A. Xu, Y.N. Huang, Q.Y. Zhang, Y.J. Wang, L.F. Jiao, H.T. Yuan, Int. J. Hydrogen Energy 40, 12253–12261 (2015)CrossRef H. Zhang, X.F. Wang, C.C. Chen, C.H. An, Y.A. Xu, Y.N. Huang, Q.Y. Zhang, Y.J. Wang, L.F. Jiao, H.T. Yuan, Int. J. Hydrogen Energy 40, 12253–12261 (2015)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat F.Y. Qiu, Y.L. Dai, L. Li, C.C. Xu, Y.N. Huang, C.C. Chen, Y.J. Wang, L.F. Jiao, H.T. Yuan, Int. J. Hydrogen Energy 39, 436–441 (2014)CrossRef F.Y. Qiu, Y.L. Dai, L. Li, C.C. Xu, Y.N. Huang, C.C. Chen, Y.J. Wang, L.F. Jiao, H.T. Yuan, Int. J. Hydrogen Energy 39, 436–441 (2014)CrossRef
59.
Zurück zum Zitat X. Yang, F. Cheng, J. Liang, Z. Tao, J. Chen, Int. J. Hydrogen Energy 34, 8785–8791 (2009)CrossRef X. Yang, F. Cheng, J. Liang, Z. Tao, J. Chen, Int. J. Hydrogen Energy 34, 8785–8791 (2009)CrossRef
60.
Zurück zum Zitat S. Basu, A. Brockman, P. Gagore, Y. Zheng, P.V. Ramachandran, W.N. Delgass, J. Power Sources 188, 238–243 (2009)CrossRef S. Basu, A. Brockman, P. Gagore, Y. Zheng, P.V. Ramachandran, W.N. Delgass, J. Power Sources 188, 238–243 (2009)CrossRef
61.
Zurück zum Zitat Z.H. Lu, J.P. Li, A.L. Zhu, Q.L. Yao, W. Huang, R.Y. Zhou, R.F. Zhou, X.S. Chen, Int. J. Hydrogen Energy 38, 5330–5337 (2013)CrossRef Z.H. Lu, J.P. Li, A.L. Zhu, Q.L. Yao, W. Huang, R.Y. Zhou, R.F. Zhou, X.S. Chen, Int. J. Hydrogen Energy 38, 5330–5337 (2013)CrossRef
62.
Zurück zum Zitat M. Rakap, E.E. Kalu, S. Özkarb, Int. J. Hydrogen Energy 36, 1448–1455 (2011)CrossRef M. Rakap, E.E. Kalu, S. Özkarb, Int. J. Hydrogen Energy 36, 1448–1455 (2011)CrossRef
63.
Zurück zum Zitat C.F. Yao, L. Zhuang, Y.L. Cao, X.P. Ai, H.X. Yang, Int. J. Hydrogen Energy 33, 2462–2467 (2008)CrossRef C.F. Yao, L. Zhuang, Y.L. Cao, X.P. Ai, H.X. Yang, Int. J. Hydrogen Energy 33, 2462–2467 (2008)CrossRef
64.
Zurück zum Zitat L. Yang, J. Su, X. Meng, W. Luo, G. Cheng, J. Mater. Chem. A 1, 10016–10023 (2013)CrossRef L. Yang, J. Su, X. Meng, W. Luo, G. Cheng, J. Mater. Chem. A 1, 10016–10023 (2013)CrossRef
65.
Metadaten
Titel
Facile synthesis of Cu nanoparticles on different morphology ZrO2 supports for catalytic hydrogen generation from ammonia borane
verfasst von
Jianjun Zhu
Lirong Ma
Jin Feng
Tianli Geng
Wei Wei
Jimin Xie
Publikationsdatum
14.07.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 17/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9635-6

Weitere Artikel der Ausgabe 17/2018

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 17/2018 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt