Synthesis, Characterization, and Application of Nickel Iron Metal Alloys on Various Supports
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 허남회
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047579
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 다양한 지지체에 비귀금속인 니켈철(Ni3Fe) 합금을 담지시켰고, 이에 대한 특성과 응용에 대한 연구이다. Chapter I ; 광촉매인 TiO2 와 C3N4 촉매를 지지체로 이용하여 졸겔법으로 다양한 Ni, Fe, Co, Cu 합금의 조촉매 복합물을 합성하였다. 여러 합금 중에서 조촉매 Ni3Fe 가 TiO2 지지체를 이용하였을 경우, 시간당 수소가 676.61 μmol 을 발생하였고, C3N4 지지체의 경우에는 시간당 수소가 16 μmol 을 발생하였다. Ni3Fe 는 비귀금속 합금으로 기존의 Pt 같은 귀금속만이 효율적인 조촉매 역할을 했던 것을 대체할 수 있는 새로운 조촉매로 확인되었다. Chapter II ; 다중벽 탄소나노튜브에 Ni1-xFex 금속 합금를 내포시켜 그 안에 탄소나노튜브를 생성할 수 있었고, 금속 합금으로 인해 자성을 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 튜브 안쪽의 탄소나노튜브로 인해 표면적이 넓어짐을 확인하여 수소저장성과 전기용량의 증가를 확인하였다. 더 많은 다른 종류의 금속 합금을 내포시켜 다중벽 탄소나노튜브의 특성을 향상시키고 개선할 수 있는 가능성을 확보하였다. Chapter III ; 메조 세공을 가지는 실리카에 Ni3Fe 나노 입자를 포함하도록 졸겔 법을 이용하여 합성하였다. 이렇게 합성된 샘플에 타이태니아 코팅을 함으로써 나노 입자를 안전하게 보호할 수 있었으며, 팔라듐 나노 입자를 표면에 도입하여 페닐아세틸렌의 수소화 반응을 진행하였다. 팔라듐 나노 입자만 표면에 노출되어 있으면 빠른 수소화 반응이 진행되는 것을 확인하였고, Ni3Fe 나노 입자와 함께 표면에 존재할 시에는 팔라듐의 활성이 조금 저해되는 것을 확인하였다.
more초록/요약
Non-precious metal alloys composed of nickel (Ni) and iron (Fe) with nanometer scale, which were supported on titania (TiO2), carbon nitride (C3N4), carbon nanotubes (CNTs), mesoporous silica (mSiO2) via sol-gel method, have been characterized by various means. In addition to the synthesis and characterization of supported Ni1-xFex nanoparticles (NPs), their catalytic and photocatalytic activities were discussed in this thesis. Chapter I describes photocatalytic activities of Ni1-xFex NPs supported on TiO2, all of which produced hydrogen from water efficiently. Among them, Ni3Fe NPs on TiO2 show the best activity toward the hydrogen production. Although the photocatalytic activity of Ni3Fe NPs on TiO2 is somewhat lower than that of Pt NPs on TiO2, the Ni3Fe NPs demonstrate promising candidates for the replacement of expensive Pt NPs that can be considered as co-catalysts for various photocatalytic reactions. Ni1-xFex NPs encased within carbon nanotubes (CNTs), denoted as Ni1-xFex@CNT, were synthesized using anodic aluminum oxide as templates, which is described in chapter II. The Ni1-xFex@CNT composites show superparamagnetic property and have high surface areas. Their hydrogen storage ability and electrochemical activity were also investigated. In chapter III, Ni1-xFex NPs supported on mesoporous silica (mSiO2) are described. The as-prepared Ni3Fe NPs on mSiO2 were coated with TiO2 to prevent the detachment of Ni3Fe NPs during the reactions. The hydrogenation of phenylactylene to ethylbenzene with the supported Ni1-xFex NPs was investigated. Their hydrogenation activity is lower than that of Pd NPs supported on mSiO2.
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