Organomodifiye çok duvarlı karbon nanotüplerin sentezi ve hidrojen depolamada kullanımı

Abstract

Bu çalışmada çok duvarlı karbon nanotüplerin (ÇDKNT' ler) Hidroksil ve Schiff bazı ile modifikasyon işlemi, karakterizasyonu ve H2 depolanması incelenmiştir. Örnekler, Brunauer – Emmett – Teller, taramalı elektron mikroskobu, Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi ve termogravimetrik analiz kullanılarak analiz edildi. H2'nin adsorpsiyonu Hiden IMI PSI cihazı kullanılarak 77°K'da farklı basınçlarda volumetrik yöntemle H2 gaz depolama ölçümü yapıldı. ÇDKNT'nin yüzey alanı modifikasyon işlemi ile azaldı, ancak ÇDKNT-O-Schiff baz-M komplekslerinin yüzey alanları genellikle arttı. Taranan elektron mikroskobu görüntüleri, modifiye edilmiş numunelerin hidrofilik özelliklerindeki artış nedeniyle, ÇDKNT' lerin birbirinden ayrıldığını ve morfolojinin değiştiğini gösterdi. Fourier dönüşümü kızılötesi analizine göre yapılar üzerinde fonksiyonel gruplar oluşturulmuştur. ÇDKNT termal olarak kararlı iken, modifikasyon işlemi yapılmış örnekler üç adımda bozulmuştur. Modifikasyon işlemi yapılmış ÇDKNT'lerin, ÇDKNT'den daha yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahip olduğu bulundu. ÇDKNT, ÇDKNT-OH ve ÇDKNT O-Schiff bazının hidrojen depolama kapasitesinin kriyojenik sıcaklıkta 10 barda ağırlıkça %0.281, 0.321 ve %0.37 olduğu bulundu. ÇDKNT-O-Schiff baz-M komplekslerinin hidrojen depolama kapasiteleri ağırlıkça %0.101-0.396 aralığında değişmiştir. ÇDKNT-O Schiff baz-Cu kompleksinin en yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahip olduğu görüldü.

The hydroxyl and Schiff base functionalization, characterization, and H2 storage of multi walled carbon nanotubes (MWCNTs) have been investigated in the present work. The samples were analyzed using Brunauer–Emmett–Teller, scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and thermogravimetric analysis. The adsorption of H2 gas was performed by volumetric method in different pressures at 77 K using the Hiden IMI PSI instrument. The surface area of MWCNT decreased with functionalization, but the surface areas of MWCNT-O-Schiff base-M complexes generally increased. Scanning electron images showed that due to the increase in hydrophilic properties of modified samples, MWCNTs were separated from each other and morphology changed. According to the Fourier transform infrared analysis, functional groups were formed on the structures. While MWCNT was thermally stable, the functionalized samples degraded in three steps. Functionalized MWCNTs were higher hydrogen storage capacity than MWCNT. It was found that the hydrogen storage capacity of MWCNT, MWCNT-OH and MWCNT-O-Schiff base were 0.281, 0.321 and 0.37 wt% at 10 bar, respectively at cryogenic temperature. The hydrogen storage capacities of MWCNT-O-Schiff base-M complexes varied in the range of 0.101-0.396 wt%. MWCNT-O-Schiff base-Cu had the highest hydrogen storage capacity.