1. New catalysts based on reduced graphene oxide for hydrogen production from ammonia decomposition
- Author
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M. Pinzón, O. Avilés-García, A.R. de la Osa, A. de Lucas-Consuegra, P. Sánchez, and A. Romero
- Subjects
Hydrogen production ,Pharmaceutical Science ,Environmental Chemistry ,Ammonia decomposition ,Reduced graphene oxide ,Management, Monitoring, Policy and Law ,Rutenio ,Pollution ,Ruthenium ,Óxido de grafeno reducido ,Producción de hidrógeno ,Descomposición de amoníaco - Abstract
Promising and highly novel catalysts based on ruthenium (Ru) supported on reduced graphene oxide were synthesized, characterized and tested for COx-free hydrogen generation by catalytic ammonia decomposition. Metal loading and amount of a pre-reducing agent clearly affect the catalytic properties of the final catalysts. A Ru loading higher than 2.5 wt% resulted in Ru particles of size higher than 5 nm, which were agglomerated, thus decreasing the amount of the most active sites (B5 type-sites) and therefore the ammonia conversion. Additionally, a graphene oxide (GO) hydrothermal pre-reduction with 2-chloroethylamine hydrochloride, led materials with a more ordered structure which is associated with a good electronic conductivity and, higher basicity. Optimal catalytic activity is achieved using a reducing agent/GO ratio of 5/3 (wt/wt) and a Ru loading of 2.5 wt%. Thus, 2.5Ru/10C-rGO catalyst resulted in excellent hydrogen (H2) production from ammonia decomposition, with an ammonia conversion close to 96% and hydrogen production rate of 9.1 mmolH2 gcat−1 min−1 at 400 °C. Reduced graphene oxide proved to be a suitable support in the development of nanosized Ru catalysts being the optimal one highly active in COx-free hydrogen generation during more than 60 h of reaction, providing virtuous stability., Catalizadores prometedores y altamente novedosos basados en rutenio (Ru) soportado en óxido de grafeno reducido fueron sintetizados, caracterizados y probados para CO x-generación de hidrógeno libre por descomposición catalítica de amoníaco. La carga de metal y la cantidad de un agente prerreductor afectan claramente las propiedades catalíticas de los catalizadores finales. Una carga de Ru superior al 2,5% en peso resultó en partículas de Ru de tamaño superior a 5 nm, que se aglomeraron, disminuyendo así la cantidad de los sitios más activos (sitios tipo B5) y por lo tanto la conversión de amoníaco. Además, una prerreducción hidrotermal de óxido de grafeno (GO) con clorhidrato de 2-cloroetilamina, llevó a materiales con una estructura más ordenada que se asocia con una buena conductividad electrónica y una mayor basicidad. La actividad catalítica óptima se logra utilizando una relación de agente reductor/GO de 5/3 (p/p) y una carga de Ru de 2,5 % en peso. Por lo tanto, el catalizador 2.5Ru/10C-rGO resultó en un excelente hidrógeno (H 2) producción a partir de la descomposición del amoníaco, con una conversión de amoníaco cercana al 96% y una tasa de producción de hidrógeno de 9,1 mmolH 2 g cat −1 min −1 a 400 °C. El óxido de grafeno reducido demostró ser un soporte adecuado en el desarrollo de catalizadores de Ru nanométricos siendo el óptimo altamente activo en la generación de hidrógeno libre de CO x durante más de 60 h de reacción, proporcionando una estabilidad virtuosa.
- Published
- 2022
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