Лілія БАЗИЛЯК1,2, Ярослав ПІЛЮК1, Ігор ГАЛАТИН1, Андрій КИЦЯ1,2, Ігор ЗАВАЛІЙ2
1Відділення фізико-хімії горючих копалин Інституту фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка Національної академії наук України, вул. Наукова, 3а, 79060 Львів, Україна e-mail: bazylyak.liliya@gmail.com2Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка Національної академії наук України, вул. Наукова, 5, 79060, м. Львів, Україна
DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2024.75.136
КАТАЛІТИЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ В ПРОЦЕСІ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ РОЗКЛАДОМ ГІДРАЗИНУ
Відновленням ацетату нікелю гідразином у лужному розчині етиленгліколю за відсутності поверхнево-активних речовин синтезовані наночастинки нікелю (NiNPs). З використанням методів сканівної електронної мікроскопії (SEM), енергодисперсійного Х-променевого мікроаналізу (EDX) та порошкової дифракції Х-променів (XRD) підтверджено, що отримані NiNPs є кулеподібної форми з розміром 150 – 200 нм і не містять залишків гідроксиду нікелю. Методом волюметрії досліджено каталітичну активність NiNPs у процесі генерації водню розкладом лужного розчину гідразину в етиленгліколі. З’ясовано, що швидкість виділення водню становить 130 мл/хв в перерахунку на 1 грам каталізатора, а енергія активації каталітичного розкладу гідразину – 65 ± 2 кДж/моль.
Ключові слова: наночастинки нікелю, генерування водню, гідразин, каталіз.
Література:
-
1. Raney M. Method of producing finely-divided nickel. USA Patent No 1628190A. Publ. 10. 05. 1927.
2. Lu S., Wu J., Peng H., Chen Y. Carbon-supported Raney nickel catalyst for acetone hyd-rogenation with high
selectivity. Molecules. 2020. Vol. 25(4). P. 803. (https://doi.org/10.3390/molecules25040803).
3. García B., Moreno J., Iglesias J., Melero J. A., Morales G. Transformation of glucose into sorbitol on Raney
nickel catalysts in the absence of molecular hydrogen: Sugar disproportionation vs catalytic hydrogen transfer.
Top. Catal. 2019. Vol. 62(5–6). P. 570–578. (https://doi.org/10.1007/s11244-019-01156-3).
4. Zhang K., Suh J. M., Choi J. W., Jang H. W., Shokouhimehr M., Varma R. S. Recent advances in the
nanocatalyst-assisted NaBH4 reduction of nitroaromatics in water. ACS Omega. 2019. Vol. 4(1). P. 483–495.
(https://doi.org/10.1021/acsomega.8b03051).
5. Gai C., Zhu N., Hoekman S.K., Liu Z., Jiao W., Peng N. Highly dispersed nickel nano-particles supported on
hydrochar for hydrogen-rich syngas production from catalytic reforming of biomass. Energ. Convers. Manag. 2019.
Vol. 183. P. 474–484. (https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.12.121).
6. Huang J., Zhu C., Lian X., Feng H., Sun J., Wang L., Jin H. Catalytic supercritical water gasification of
glucose with in-situ generated nickel nanoparticles for hydrogen production. Int. J. Hydrogen. Energ. 2019. Vol.
44(38). P. 21020–21029. (https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.04.184).
7. Lee J., Shin H., Choi K. S., Lee J., Choi J. Y., Yu H. K. Carbon layer supported nickel catalyst for sodium
borohydride (NaBH4) dehydrogenation. Int. J. Hydrogen. Energ. 2019. Vol. 44(5). P. 2943–2950.
(https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.11.218).
8. Kytsya A., Berezovets V., Verbovytskyy Y., Bazylyak L., Kordan V., Zavaliy I., Yartys V. Bimetallic Ni-Co
nanoparticles as an efficient catalyst of hydrogen generation via hydrolysis of NaBH4. J. Alloys Compd. 2022. Vol.
908. Article ID 164484. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164484).
9. Yang P., Yang L., Gao Q., Luo Q., Zhao X., Mai X., Guo Z. Anchoring carbon nanotubes and post-hydroxylation
treatment enhanced Ni nanofiber catalysts towards efficient hydrous hydrazine decomposition for effective hydrogen
generation. Chem. Commun. 2019. Vol. 55(61). P. 9011–9014. (https://doi.org/10.1039/C9CC04559G).
10. Qiu Y. P., Shi Q., Zhou L. L., Chen M. H., Chen C., Tang P. P., Wang P. NiPt nanoparticles anchored onto
hierarchical nanoporous N-doped carbon as an efficient catalyst for hydrogen generation from hydrazine
monohydrate. ACS Appl. Mater. Interf. 2020. Vol. 12. P. 18617–18624. (https://doi.org/10.1021/acsami.0c03096).
11. Qin S. H., Qiu Y. P., Chen M. H., Wang P. Noble-metal-free Ni 10 MoCox/Mo–Ni–O as an active and durable
catalyst for hydrogen generation from hydrazine monohydrate. J. Mater. Chem. A. 2023. Vol. 11(39). P. 21411–21419.
(https://doi.org/10.1039/D3TA04602H).
12. Kytsya A. R., Verbovytskyy Y. V., Vlad H. I., Bazylyak L. I., Kordan V. M., Berezovets V. V., Zavaliy I. Y.
Synthesis and hydrogenation properties of Ni–Co bimetallic nanoparticles. Appl. Nanosci. 2023. Vol. 13(7). P.
5265–5276. (https://doi.org/10.1007/s13204-022-02752-8).
13. Kytsya A., Pobigun-Halaiska O., Bazylyak L., Berezovets V., Verbovytskyy Y. Synthesis of nickel nanopowders in
water/ethylene glycol solutions. The influence of the solution composition on the particles’ size. Visnyk Lviv
Univ., Ser. Chem. 2018. Vol. 59(2). P. 460–466. (in Ukrainian). (https://doi.org/10.30970/vch.5902.460).
14. Kytsya A., Pobigun-Halaiska O., Bazylyak L., Zasadnyy T., Verbovytskyy Y., Lutyy P. Synthesis of nickel
nanopowders in water/ethylene glycol solutions. The influence of precursor concentration and temperature on the
particles’ size. Visnyk Lviv Univ., Ser. Chem. 2019. Vol. 60(2). P. 421–427 (in Ukrainian).
(https://doi.org/10.30970/vch.6002.421).
15. Kytsya A. R., Bazylyak L. I., Zavaliy I. Y., Verbovytskyy Y. V., Zavalij P. Synthesis, structure and
hydrogenation properties of Ni–Cu bimetallic nanoparticles. Appl. Nanosci. 2022. Vol. 12(4). P. 1183–1190.
(https://doi.org/10.1007/s13204-021-01742-6).
16. Rodriguez-Carvajal J. Recent advances in magnetic structure determination by neutron powder diffraction. Phys.
B: Condens. 1993. Vol. 192. P. 55–69. (https://doi.org/10.1016/0921-4526(93)90108-I).
17. Wu S. H., Chen D. H. Synthesis and characterization of nickel nanoparticles by hydrazine reduction in ethylene
glycol. J. Colloid Interface Sci. 2003. Vol. 259. P. 282–286. (https://doi.org/10.1016/S0021-9797(02)00135-2).
18. Monshi A., Foroughi M. R., Monshi M. R. Modified Scherrer equation to estimate more accurately
nano-crystallite size using XRD. WJNSE. 2012. Vol. 2(3). P. 154–160. (https://doi.org/10.4236/wjnse.2012.23020).
Як цитувати:
БАЗИЛЯК Л., ПІЛЮК Я., ГАЛАТИН І., КИЦЯ А., ЗАВАЛІЙ І. КАТАЛІТИЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ В ПРОЦЕСІ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ РОЗКЛАДОМ ГІДРАЗИНУ. Праці НТШ. Хім. Наук. 2024. Т. LXXV. С. 136-143.