Синтез и характеристика свинца

Aug 10, 2023

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12531 (2023) Цитировать эту статью

1392 Доступа

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Металлоорганические каркасы (МОФ) представляют собой класс пористых материалов, характеризующихся прочными связями между органическими лигандами и ионами металлов. Металлоорганические каркасы (MOF) обладают такими важными характеристиками, как высокая пористость, большая площадь поверхности и исключительная химическая стабильность, при условии тщательного выбора составляющих компонентов. Сонохимическим методом синтезирован металлоорганический каркас (МОК), содержащий свинец и лиганды - производные 4-аминобензойной кислоты и 2-карбоксибензальдегида. Полученные кристаллы были подвергнуты различным аналитическим методам, таким как инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR), порошковая рентгеновская дифракция (PXRD), сканирующая электронная микроскопия (SEM), энергодисперсионный рентгеновский анализ (EDX), метод Брунауэра-Эммета. –Теллер (БЭТ) и термический анализ. Анализ БЭТ дал результаты, показывающие, что площадь поверхности составила 1304,27 м2/г. Общий объем пор оценивался в 2,13 см3/г при среднем размере пор 4,61 нм, что делает их весьма выгодными для широкого спектра практических применений. Активность модифицированного Pb-MOF-электрода была использована для разделения воды. Электрод достигал плотности тока 50 мА см-2 при перенапряжении -0,6 В (по отношению к RHE) для выделения водорода и 50 мА см-2 при перенапряжении 1,7 В (по отношению к RHE) для выделения кислорода.

Реакция выделения водорода (HER) — это процесс получения газообразного водорода из воды путем применения электрического тока. Водород — это чистый и возобновляемый носитель энергии, который можно использовать в различных целях, например, в топливных элементах, производстве электроэнергии и химическом синтезе1,2,3,4,5,6,7. HER снижает зависимость от ископаемого топлива, которое является основным источником выбросов парниковых газов и загрязнения воздуха8. Используя воду в качестве сырья, HER позволяет избежать добычи и транспортировки ископаемого топлива, которое оказывает негативное воздействие на экосистемы и здоровье человека. HER также позволяет интегрировать возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, в энергетическую систему9. Возобновляемые источники энергии являются прерывистыми и переменными, что создает проблемы для стабильности и хранения энергии в сети. Путем преобразования излишков возобновляемой электроэнергии в водород10. HER может сбалансировать спрос и предложение электроэнергии и хранить энергию для последующего использования. Кроме того, HER поддерживает развитие экономики замкнутого цикла: она может использовать сточные или морские воды в качестве источников воды, тем самым сокращая потребление пресной воды и очищая сточные воды. Более того, HER может использовать углекислый газ в качестве со-реагента для производства синтетического топлива или химикатов, тем самым снижая выбросы углерода и создавая продукты с добавленной стоимостью11,12. Таким образом, HER является многообещающей технологией, которая может способствовать переходу к низкоуглеродному и устойчивому обществу13.

Электрокаталитический процесс считается важным методом, который широко используется в различных приложениях, таких как датчики, топливные элементы, солнечные элементы и приложения для расщепления воды14,15,16,17,18,19. Одной из многообещающих стратегий производства чистого водородного топлива является электрокаталитическое выделение водорода (ЭНЕ), которое включает расщепление молекул воды на водород и кислород с помощью электрического тока. Однако для ЭГЭ требуются эффективные и стабильные катализаторы, которые могут облегчить реакцию при низких перенапряжениях и высоких плотностях тока20,21,22,23. Значительный интерес к металлоорганическим каркасам (MOF) обусловлен их исключительными характеристиками, включая большую площадь поверхности, регулируемый размер пор, точное позиционирование металла и хорошо организованную кристаллическую структуру, как сообщается в литературе24,25. Материалы MOF признаны электрохимически активными катализаторами, которые широко используются в электрохимических приложениях, таких как топливные элементы, литиевые батареи26,27,28, суперконденсаторы29,30,31 и расщепление воды32,33. Это соответствует предыдущим исследованиям34,35,36. Сообщается, что использование MOF в качестве субстрата для электроокисления мочевины эффективно при удалении мочевины. Это объясняется обширной площадью поверхности подложки, обилием адсорбционных центров, хорошей способностью переноса заряда и заметной кристалличностью, как документировано в предыдущих исследованиях37,38,39,40.