Tiểu luận phát triển hydro qua CuM2O4 quang xúc tác có cấu trúc spinel

CuM2O4 có cấu trúc spinel Chất xúc tác quang là một oxide bán dẫn Spinel CuM2O4 là một vật liệu mới thích nghi với việc chuyển đổi năng lượng tái tạo. Tổng hợp CuAl2O4...Quá trình phân hủy H2O. H2 đạt hiệu suất cao nhất khi được sản xuất từ việc tổng hợp CuCo2O4 từ nitrat

Phát triển Hydro qua CuM2O4 (M = Al, Cr, Mn, Fe và Co) quang

xúc tác có cấu trúc spinel

GV: Tạ Thị Kiều Hạnh

SV: Huỳnh Thị Thanh Xuân

MSSV: 1119449

Là nguồn năng lượng

Ô nhiễm môi trường

Kinh tế

Chiến tranh

Cạn kiệt

2H2O → 2H2+O2, ΔG° = 238 kJ mol−1

Điện năng

Quang năng

Nhiệt năng

Phân hủy H2O

CuM2O4 cấu trúc spinel

(M = Al, Cr, Mn, Fe và

Co) Được dùng làm chất

xúc tác quang

Tại sao sử dụng CuM2O4

Cấu trúc spinel Cấu trúc spinel CuM2O4

Giới thiệu

Cấu trúc spinel

• Công thức chung: AB2O4

• A kim loại hóa trị 2

• B kim loại hóa trị 3

• Mỗi ô mạng chứa 8 phân tử

• Mỗi oxit tồn tại 1 lỗ trống bát diện và 2 lỗ trống tứ diện

• Lỗ trống bát diện nhỏ hơn

• Có 2 loại cấu trúc: spinel thường và spinel ngược

• Ion B3+ ½ chiếm lỗ trống tứ diện, ½

chiếm lỗ trống bát diện

động cao

CuM2O4 có cấu trúc spinel

• 2H2O + 4hν → 2H2 + O2

• Chất xúc tác quang là một oxide bán dẫn

• Chất bán dẫn có độ rộng của vùng cấm thích hợp

• Spinel CuM2O4 đang được nghiên cứu là

một vật liệu mới thích nghi với việc chuyển đổi năng lượng tái tạo

Thí nghiệm

Tổng hợp CuM2O4

Tổng hợp CuAl2O4Tổng hợp CuCo2O4

Tổng hợp CuM2O4

CuO + M2O3 + agate mortar

Đun nóng 1000oC trong 24h

Làm lạnh đến nhiệt độ phòng

Heatin 250°C for 1h

Precursor (tiền chất)

Nung ở nhiệt

độ khác nhau trong 2h

CuAl2O4 (600 o C-

800oC)

Bột vô định hình đốt trong thuyền

nhôm ở 900oC

Sau đó CuCo2O4 được làm lạnh tự nhiên

trong lò

Quá trình phân hủy H2O

Lò kích hoạt và điều hòa nhiệt Julabo III

Lò Pyrex đôi

Đèn wonfram

lò Pyrex đôi có vỏ bọc (600

ml

Kích hoạt và điều hòa nhiệt tại 50 ± 0.1

Giảm Oxi bám nhờ sủi bọt N2trong 35 phút

Khuấy từ liên tục cho bột lơ lửng

Chiếu sáng

bằng 3 bóng

đèn vonfram,

mỗi cái 200 W

Phổ nhiễu xạ tia X của CuCo2O4 được tổng hợp thông qua

con đường nitrate

Kết quả và thảo luận

Các tính chất vật lý chính của CuM2O4 được tổng hợp thông qua phản ứng rắn

Các thông số vật lý chính của spinel CuM2O4

Logarit của độ dẫn điện của CuM2O4 với nhiệt tương ứng

Sự thay đổi nhiệt của nhiệt điện

(S) của CuM2O4

Các oxid có S hiển thị dương đó là các quá trình được chi phối bởi nhảy lỗ trống

Sự phụ thuộc điện áp J (V) của CuCo2O4 trong tối và dưới ánh sáng của ánh sáng khả kiến Điện phân KOH 1M, tốc độ quét

10 mVs -1

Thể tích H2 phát triển so với thời gian chiếu sáng cho

CuM2O4 trong 0.025M S 2- / 1M KOH

• Cho CuM2O4,

độ âm điện (χ) tăng từ Mn đến

Co

• EA lớn hơn,

Vfb ít âm điện

• Eg lớn hơn

Thể tích H2 phát triển so với thời gian chiếu xạ trong S

2-0.025M / KOH 1M qua tổng hợp CuCo2O4 từ phản ứng

trạng thái rắn và con đường nitrat

Thể tích của H2 phát triển với thời gian chiếu sáng trong CuCo2O4 được tổng hợp từ nitrate và các cặp oxi

hoa khử khác nhau

Hydro phát triển trong chu kỳ kế tiếp: a→b bởi N2 sủi bọt,

b→c bằng điện mới, c→d bởi N2 sủi bọt

• Dd K2S 0.025M được chiếu xạ trong 2 giờ

• Được làm sạch bằng

N2 để kích hoạt lại các vùng xúc tác bằng

cách di tản hydro và chiếu sáng

Bột chất xúc tác không

bị xuống cấp sau nhiều giờ hoạt động

Kết luận

∆E cao

Tất cả các oxit là loại p-type

CuM2O4 có triển vọng rất lớn cho H2- quang

CuM2O4 có cấu trúc spinel (M = Al, Cr,

Mn, Fe và Co) là một chất xúc tác tiềm năng trong tương lai

để phát triển

Hydrogen

Tài liệu tham khảo

1 S Saadi, A Bouguelia, M Trari

http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2005.10.014

2 Xiaoming Teng, Weidong ZhuangYunsheng Hu, Chunlei Zhao,

Huaqiang He, Xiaowei Huang

http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.04.013

3 Byoung Kyu Kwak, Dae Sung Park, Yang Sik Yun, Jongheop Yi

http://dx.doi.org/10.1016/j.catcom.2012.03.029

4 Cơ sở hóa học tinh thể, Trịnh Hân, Ngụy Tuyết Nhung, NXBĐại

học quốc gia Hà Nội 2006