سنتز، شناسایی و بررسی ساختار بلوری کمپلکس جدید Sr (II) وCu(II) ، یک پیشساز جهت تهیه کاتالیست Cu-Sr/SiO2 با قابلیت کاربرد در تولید گاز هیدروژن

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسنده

استاد یار گزوه شیمی دانشگاه زابل

چکیده

کمپلکس جدید ناجور هستهCS)) [(Sr(OH2)6Cu(H2O)4 Sr2 (dipic)4(OH2)2]n.nH2O کهdipic2- عبارتست از پیریدین ۲و۶- دی کربوکسیلاتو تحت امواج التراسونیک تهیه شد. ساختار کمپلکسCS به طور کامل توسط تجزیه عنصری، طیف سنجی زیر قرمز(FT-IR)،آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) ،آنالیز حرارتی تفاضلی (DTA) و پراش پرتو X تک بلور (SC-XRD)‌‌ شناسایی‌ شد. نتایج آنالیز کریستالوگرافی کمپلکس CS نشان داد که این کمپلکس در ساختار تری کلینیک با گروه فضایی P-1 متبلور شده است. همچنین این آنالیز وجود تعداد زیادی پیوند هیدروژنی H-O...O که نقش اساسی در ایجاد شبکه سه بعدی دارند را تایید می‌کند.سپس کاتالیست Cu-Sr/SiO2 از تجزیه حرارتی کمپلکس CS در دمای Cº۶۰۰ و در حضور پایه سیلیکا تهیه شد. در ادامه کاتالیست‌های مرجع Cu-Sr/SiO2 به روشهای همرسوبی و تلقیح نیز تهیه شدند و بوسیله روشهای طیف سنجی زیر قرمز ، آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مساحت سطح ویژه (BET) شناسایی شدند. نتایج حاصل از این مطالعات نشان داد که کاتالیست حاصل از تجزیه حرارتی کمپلکس CS دارای اندازه ذرات کوچکتر و مساحت سطح ویژه بزرگتری نسبت به دو کاتالیست مرجع است . به منظور تولید گاز هیدروژن، واکنش جابجایی آب- گاز(WGS) در محدوده دمایی Cº۴۲۰-۳۰۰ بر سطح کاتالیست‌های Cu-Sr/SiO2 انجام شد. بررسی اثر دما نشان داد که در Cº۳۸۰ فعالیت کاتالیزوری هر سه کاتالیست در بالاترین مقدار خود قرار دارد. همچنین بالاترین عملکرد کاتالیزوری مربوط به کاتالیستی است که از کمپلکس CS مشتق شده‌است. این عملکرد کاتالیزوری بالا به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کاتالیست تهیه شده نظیر اندازه ذرات کوچکتر و مساحت سطح ویژه بیشتر نسبت داده شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesis, characterization and crystal structure of a novel Sr (II)- Cu(II) complex, a precursor to produce catalyst of Cu-Sr/SiO2, applicable for hydrogen production

نویسنده [English]

  • zohreh Razmara
Assistant Professor of Inorganic Chemistry, University of Zabol, Faculty of Sciences, Zabol, Iran E-mail address: razmara@uoz.ac.ir, zohreh.razmara94@gmail.com
چکیده [English]

A new hetero-dinuclear complex [(Sr(OH2)6Cu(H2O)4 Sr2 (dipic)4(OH2)2]n.nH2O (CS) that dipic2- is pyridine-2,6-dicarboxylato has been synthesized under ultrasonic irradiation. The structure of the CS complex has been fully characterized by elemental analysis, Fourier transforms infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA) and single-crystal X-ray diffraction (SC-XRD). The results of crystallography analysis revealed that this complex crystallizes in a triclinic system with space group P -1. It also confirms the large number of H-O ... O hydrogen bonds play a key role in the creation of the 3D network. The Sr-Cu/SiO2 nano-catalyst was prepared by thermal decomposition of CS complex at 600ºC in the presence of silica support. In addition, reference catalysts of Cu-Sr/SiO2 were prepared by co-precipitation and impregnation methods and characterized by FT-IR spectroscopy, powder X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and specific surface area (BET). The results of these studies show that the catalyst obtained by the thermal decomposition of the CS complex has smaller particle size and larger specific surface area than the two reference catalysts. In order to produce hydrogen gas, a water-gas shift reaction (WGS) was performed on the surface of Cu-Sr/SiO2 nanocatalysts in the temperature range of 300-420ºC. Examination of the effect of temperature shows that at 380ºC the catalytic activity of all three catalysts is at its highest. The highest catalytic performance was achieved by nanocatalyst that derived from CS complex. This high catalytic performance can be attributed to the physicochemical properties of this catalyst such as smaller particle size and higher specific surface area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sr-Cu complex
  • Crystal structure
  • Catalyst of Sr-Cu/SiO2
  • Water-gas shift reaction
  • Hydrogen gas

مراجع

[1] T. Kondori, N. Akbarzadeh-T, J. Appl. Chem, 13 (2019)29.
[2] S. Motallebi Tala-Tapeh , N. Mahmoodi, A. Vaziri, J. Appl. Chem,9 (2015) 53.
[3] S. C. Burdette, S. J. Lippard, Coord. Chem. Rev, 216 (2001) 333.‏
[4] I. Kostova, I. Manolov, I. Nicolova, S. Konstantinov, M. Karaivanova, Eur. J. Med. Chem, 36(4) (2001) 339.
[5] A. Scozzafava, C.T. Supuran, J. Med. Chem, 43 (20) (2000) 3677.
[6] Z. Korolkiewicz, E. Hać, P. Gorczyca, Agents . Actions, 26 (3-4) (1989) 355.
[7] I. Bertini, H.B. Gray, S.J. Lippard, J.S. Valentine, Bioinorg. Chem (University Science Books, Sausalito, (1994).
[8] T. B. Herrmann ,W. A. Schlogel, R, Wong(eds), C-H,Catalysis from A to Z:Concise Encyclopedi,2 ed.,Wiley, 2003.
[9] A.P. Tathod, N. Hayek, D. Shpasser, D.S. Simakov, O.M. Gazit, Appl. Catal. B. Environ, 249 (2019)  106.
[10] K. Wang, X. Xu, L. Lu, A. Li, X. Han, Y. Wu, Y. Jiang. Chem. Phys. Lett,715 (2019) 129.
[11] A. Zafar, R. Rizvi, I. Mahmood, Int. J. Environ. An. Ch., (2019) 1.
[12] M. Goudarzi, M. Salavati-Niasar, F. Yazdian, M. Amiri, J. Alloy. Compd, 788 (2019) 944.
[13] R. Monsef, M. Ghiyasiyan-Arani, M. Salavati – Niasari, J. Environ. Manage, 23(2019) 266.
[14] M. Salavati-Niasari, F. Davar, M. Mazaheri, M. Shaterian, J. Magn. Magn. Mater, 320 (2008) 575.
[15] Z. Sofer, D. Sedmidubsky, S. Huber, J. Luxa, D. Bousa, C. Boothroyd, M. Pumera, Angew.Chem .Int .Edit, 55(10) (2016) 3382.
[16] J. Dong, Q. Fu, Z. Jiang, B. Mei, X. Bao, J. Am. Chem. Soc, 140(42) (2018) 13808.
[17] J. R. Ross, Catal. Today, 100 (2005) 151.
[18] P. Wolf, M. Logemann, M. Schörner, L. Keller, M. Haumann, M. Wessling, RSC, advances, 9(47) (2019) 27732.
[19] T. Tabakova, L. Ilieva, I. Ivanov, M. Manzoli, R. Zanella, P.Petrova, Z. Kaszkur, Z. J. Rare Earths, 37(4) (2019) 383.
[20]  A.R.S. Rad, M.B. Khoshgouei, S. Rezvani, A.R. Rezvani, Fuel. Process. Technol, 96 (2012) 9
[21] J. Farzanfar, A.R. Rezvani, Res. Chem. Int. 41(11) (2015) 8975.
[22] S. Saheli, A.R. Rezvani, A. Malekzadeh, M. Dusek, V. Eigner, Int. J. Hydrogen. .Energ, 43 (2)(2018 ) 685.
[23] Z. Razmara, A.R. Rezvani, H. Saravani, J. Mol. Struct, 1171(2018) 503.‏
[24] S. Saheli, A. R. Rezvani, A. Izadpanah, M. Dusek, V Eigner, J. Saudi. Chem. Soc, 2019.
[25] CrysAlis CCD and CrysAlis Red, Version 1.171.38.43, Rigaku Oxford Diffraction, 2015.
[26] G.M. Sheldrick, Acta Crystallogr. Sect. A: Found. Adv. 71 (2015) 3.
[27] G.M. Sheldrick, Acta Crystallogr. Sect. C: Cryst. Struct. Commun. 71 (2015) 3.
[28] H. Park, A. J. Lough, J. C. Kim, M. H. Jeong, Y. S. Kang, Inorg. Chem. Act, 360 (8) (2007) 2819.
[29] M.V. Kirillova, M. F. C. G. da Silva, A. M. Kirillov, J. J. F. da Silva, A. J.  Pombeiro, Inorg. Chim. Act, 360(2) (2007) 506.
[30] P. Buglyó, D. C. Crans, E. M. Nagy, R. L. Lindo. L. Yang, J. J. Smee, G. R. Willsky, Inorg. Chem, 44(15) (2005) 5416.
[31] K. Nakamato, Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds: Part B, 6th ed., Wiley, New York, 2008.
[32] P. Laokul, V. Amornkitbamrung, S. Seraphin, S. Maensiri, Curr.  Appl .Phys, 11(2011) 101.
[33] B. M. Reddy, G. M. Kumar, I. Ganesh, A. Khan, J. Mol. Catal. A: Chem, 24 (2006)780.
[34] Y. Yang, H. W. Xiang, Tian, H. Wang, C. H. Zhang,  Z. C. Tao, Y. Yxu, B. Zhong, Y. W. Li, Appl. Catal. A: Gen, 284 (2005)105.
[35] L. Tian, C.F. Huo, D.B. Cao, Y. Yang, J. Xu, B.S. Wu, H.W. Xiang, Y.Y. Xu, Y.W. Li, , J. Mol. Struct. (Thoechem) , 941 (1–3) (2010) 30.
[36] S. Saheli, A.R. Rezvani, V. Eigner, Polyhedron, (2020) 114337.‏
[37] J. Farzanfar, A. R. Rezvani, C. R. Chim, 18(2) (2015) 178.
شیمى کاربردى روز
دوره 15، شماره 56
مهر 1399
صفحه 327-344

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار