پژوهش نفت، جلد ۳۵، شماره ۱۴۰۴-۱، صفحات ۰-۰
عنوان فارسی سنتز نیتریدبور دوپ شده با کربن و اکسیژن با سطح ویژه بالا به منظور بکارگیری در ذخیره فیزیکی گاز هیدروژن
چکیده فارسی مقاله مطالعات نشان دهنده افزایش انرژی جذب فیزیکی مولکول‌های هیدروژن در اثر تغییر شیمی نیتریدبور بوسیله دوپ کردن جانشینی اتم‌های کربن و اکسیژن است. از آنجا که جذب فیزیکی گاز مستقیما تحت تاثیر ریزساختار ماده است، توسعه روش سنتزی که ضمن کنترل بر ریزساختار و سطح ویژه نیتریدبور، اتم‌های کربن و اکسیژن را وارد ساختار کند، دارای اهمیت است. درحالی که دمای سنتز یکی از مهمترین پارامترها برای کنترل بلورینگی، درصد تخلخل و سطح ویژه ماده است، پژوهش‌ها نشان داده‌اند که افزایش دما منجر به خارج شدن دوپه کربن از ساختار نیتریدبور می‌شود. در این پژوهش، برای اولین بار دوپ کردن عناصر کربن و اکسیژن در نیتریدبور با تغییر اتمسفر کوره از نیتروژن خالص به اتمسفر مخلوط نیتروژن و هیدروژن انجام و بررسی شده است. به این منظور، پیش ماده سنتز نیتریدبور با استفاده از کربنات گوانیدین و اسیدبوریک با انحلال همزمان در آب و رسوب‎دهی آماده‌سازی شد. این پیش‌ماده تحت اتمسفر مخلوط گازی نیتروژن و هیدروژن(95%N2/5%H2) در دمای C1000ᵒ و C1500ᵒ به مدت 3 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفت. بررسی فازی به کمک آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، بررسی ریزساختاری با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و اندازه‌گیری سطح ویژه با کمک آزمایش جذب و واجذب نیتروژن (BET) انجام گرفت. همچنین به منظور تعیین غلظت و نحوه قرارگیری اتم‌های دوپه در ساختار از طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس(XPS) استفاده شد. نتایج نشان می‌دهند که صفحات نیتریدبور در دمای C1000ᵒ با موفقیت سنتز شده‌ و سطح ویژه این ماده 300 مترمربع بر گرم با حفراتی با عرض 15 تا 40 آنگستروم است. علاوه براین نتایج آنالیز فازی نشان دهنده پراش پرتو ایکس، مطابق با الگوی پراش نیتریدبور هگزاگونال استاندارد است. طیف سنجی رامان تشکیل پیوندهای نیتریدبور در امتداد صفحات را تایید می‌کند و مقدار اکسیژن و کربن دوپ شده در ماده به ترتیب 6 و 17 درصد، گزارش شده است.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله جذب فیزیکی هیدروژن،نیتریدبور هگزاگونال،دوپه جانشینی،نانوصفحات،سطح ویژه بالا،
عنوان انگلیسی Synthesis of high surface area carbon- and oxygen-doped boron nitride for enhanced hydrogen physisorption capacity
چکیده انگلیسی مقاله Studies indicate that the physical adsorption energy of hydrogen molecules increases due to chemical modifications of boron nitride by substitutional doping with carbon and oxygen atoms. Since the physical adsorption of gases is directly influenced by the microstructure of the material, developing a synthesis method that controls the microstructure and specific surface area of boron nitride while incorporating carbon and oxygen atoms into its structure is of great importance. While the synthesis temperature is one of the most critical parameters for controlling the crystallinity, porosity, and specific surface area of the material, research has shown that increasing the temperature leads to the removal of carbon dopants from the boron nitride structure. In this study, for the first time, doping with carbon and oxygen elements in boron nitride was conducted and examined by changing the furnace atmosphere from pure nitrogen to a mixed nitrogen-hydrogen atmosphere. To this end, the boron nitride precursor was prepared using guanidine carbonate and boric acid by simultaneous dissolution in water and precipitation. This precursor was thermally treated under a mixed nitrogen-hydrogen gas atmosphere (95% N₂ / 5% H₂) at 1000°C and 1500°C for 3 hours. Phase analysis was carried out using X-ray diffraction (XRD), microstructural examination using scanning electron microscopy (SEM), and specific surface area measurements using nitrogen adsorption-desorption tests (BET). Furthermore, to determine the concentration and arrangement of doped atoms in the structure, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was employed. The results show that boron nitride sheets were successfully synthesized at 1000°C, with a specific surface area of 300 m²/g and pores ranging from 15 to 40 Å in width. Additionally, phase analysis results indicate X-ray diffraction patterns consistent with the standard hexagonal boron nitride pattern. Raman spectroscopy confirms the formation of boron-nitride bonds along the sheets, and the doped oxygen and carbon concentrations were measured and reported as 6% and 17%, respectively by EDS.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله جذب فیزیکی هیدروژن,نیتریدبور هگزاگونال,دوپه جانشینی,نانوصفحات,سطح ویژه بالا
نویسندگان مقاله فرشید فرزانه |
دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

هاجر قنبری |
دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

حسین سرپولکی |
دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

محمد گل محمد |
گروه انرژی های تجدیدپذیر، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران

نشانی اینترنتی https://pr.ripi.ir/article_1478_bf9ee3d48cc10fc07bb441a18c5a03b4.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات