Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОЛНОЙ ВОДОРОДОЕМКОСТИ ФУЛЛЕРИТА C60

https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.22-24.047-062

Полный текст:

Аннотация

Фуллерен является четвертой аллотропной формой углерода. Такие его свойства, как объемная, весовая и электрохимическая емкости превосходят многие аналогичные свойства металлогидридов и углеводородов. Решение вопроса реверсивного гидрирования каждого атома углерода в каркасе фуллереновой молекулы позволит создать хранилище водорода с емкостью до 7,7 мас.% H. В настоящей работе оценена полная водородоемкость фуллерита С60. Экспериментально получены гидрофуллерены с различным содержанием водорода. Определен оптимальный режим гидрирования С60, приводящий к полному гидрированию фуллереновой молекулы С60. Образование гидрированной фуллереновой молекулы С60Н60 имеет следующую последовательность: растворение молекулярного водорода в окта- порах ГЦК-решетки фуллерита, диссоциация молекул при переходе водорода в тетрапустоты, взаимодействие атома водорода с молекулой фуллерена. Продемонстрировано, что процесс хемосорбции водорода молекулой С60 после концентрации водорода, отвечающей С60Н36, лимитируется диффузионными процессами в фуллерите. Анализ показал, что процесс второй стадии хемосорбции подчиняется модели сжимающейся оболочки. Предложена модель взаимодействия H2 c фуллеритом C60, а также механизм определения степени гидрирования молекулы С60.

 

Об авторах

Д. В. Щур
Институт проблем материаловедения им И.Н. Францевича НАН Украины
Украина
канд. хим. наук, зав. отделом № 67 «Водородного материаловедения и углеродных наноструктур»


С. Ю. Загинайченко
Институт проблем материаловедения им И.Н. Францевича НАН Украины
Украина
д-р физ.-мат. наук, вед. научн. сотрудник отдела № 67


А. Ф. Савенко
Институт проблем материаловедения им И.Н. Францевича НАН Украины
Украина


В. А. Боголепов
Институт проблем материаловедения им И.Н. Францевича НАН Украины
Украина


Н. С. Аникина
Институт проблем материаловедения им И.Н. Францевича НАН Украины
Украина


А. Д. Золотаренко
Институт проблем материаловедения им И.Н. Францевича НАН Украины
Украина


З. А. Матысина
Днепропетровский национальный университет
Украина
д-р физ.-мат. наук, вед. научн. сотрудник отдела № 67 Института проблем материаловедения НАН Украины; профессор Днепропетровского национального университета имени Олеся Гончара; заслуженный профессор Днепропетровского национального университета


Т. Н. Везироглу
Международная ассоциация водородной энергетики
Соединённые Штаты Америки
д-р наук (теплообмен), профессор, президент Международной ассоциации водородной энергетики


Н. Е. Скрябина
Пермский государственный университет
Россия


Список литературы

1. Schur, D.V. Hydrogen in fullerites [Text] / D.V. Schur [et al.] // Carbon. – 2003. – Vol. 41. – P. 331– 1342.

2. Jin, C. Direct solid-phase hydrogenation of fuller-enes [Text] / C. Jin [et al.] // J. Phys. Chem. – 1994. – Vol. 98. – No 16. – P. 4215–4217.

3. Lobach, A.S. The D2 reaction with palladium fulleride C60Pd4,9 [Text] / A.S. Lobach [et al.] // Izv. RAN., Ser. khim. – 1996. – P. 483–484.

4. Shigematsu, K. Catalytic hydrogenation of fuller-ene C60 [Text] / K. Shigematsu [et al.] // Chem. Express. – 1992. – Vol. 7. – No 12. – P. 37–40.

5. Attalla, M.I. Preparation of hydrofullerenes by hydrogen radical induced hydrogenation [Text] / M.I. Attalla [et al.] // J. Phys. Chem. – 1993. – Vol. 97. – P. 6329–6331.

6. Haufler, L.E. Reduction with tithium in ammonia in the presence of t-BuOH [Text] / L.E. Haufler [et al.] // J. Phys. Chem. – 1990. – Vol. 94. No 24. – P. 8634– 8636.

7. Henderson, C.C. Synthesis of the simplest С60 hydrocarbon derivative [Text] / C.C. Henderson, P.A. Cahill // Science. – 1993. – Vol. 259. – P. 1885–1887.

8. Bashkin, I.O. Hydrogen in the vibrational spectra of high-pressure hydrofullerite [Text] / I.O. Bashkin [et al.] // Molecular Materials. – 2000. – Vol. 13. – No 1–4. – P. 251–256.

9. Gerst, M. Benzanthrone, a catalyst for the transfer hydrogenation of C60 and C70 by 9, 10-dihydroanthracene. [Text] / M. Gerst [et al.] // Tetrahedron Lett. – 1993. – Vol. 34. – P. 7729–7732.

10. Darwish, A.D.M. [Text] / A.D.M. Darwish, R. Taylor, R. Loutfy // In: Proc. of 197th Meeting of Electrochemical Society, Toronto, 2000. – Abstract. – No 693.

11. Nozu R., Matsumoto O. Electrochemical hydrogenation of fullerenes in a 30 % KOH solution / R. Nozu, O. Matsumoto // J. Electrochem. Soc. – 1996. – Vol. 143. – No 6. – P. 1919–1923.

12. Тарасов, Б.П. Гидрирование фуллерита в присутствии гидридов металлов [Текст] / Б.П. Тарасов [и др.] // Изв. РАН. Сер. хим. – 1997. – № 4. – С. 679–683.

13. Tarasov, B.P. Hydrogenation of fullerenes C-60 and C-70 in the presence of hydride-forming metals and intermetallic compounds [Text] / B.P. Tarasov [et al.] // J. Alloys and Comp. – 1997. – Vol. 25. – P. 253–254.

14. Тарасов, Б.П. Механизм гидрирования фуллерит металлических композиций [Текст] / Б.П. Тарасов // Журнал общей химии. – 1998. – Т. 68. – № 8. – С. 1245–1248.

15. Tarasov B.P., Promotion of fullerene hydride synthesis by intermetallic compounds [Text] / B.P. Tarasov [et al.] // Proc. of 12th World Hydrogen Energy Conference, Buenos Aires, Argentina. – 1998. – Vol. 2. – P. 1221–1230.

16. Гольдшлегер, Н.Ф. Взаимодействие фуллерида платины C60Pt с дейтерием [Текст] / Н.Ф. Гольдшлегер [и др.] // Изв. А.Н. Сер. хим. – 1999. – № 5. – С. 999–1002.

17. Goldshleger, N.F. [Text] / N.F. Goldshleger [et al.]. – In Fullerenes, Recent Advances in the Chemistry and Physics of Fullerenes and Related Materials. – Eds. Kadish K.M., Kamat P.V., Guldi D. – Vol. 7. – Penning-ton, NJ: The Electrochemical Society, 1999. – P. 647.

18. Матысина З.А. Водород и твердофазные превращения в металлах, сплавах и фуллеритах: Монография / З.А. Матысина, Д.В. Щур. – Днепропетровск: Наука и образование, 2002. – 420 с.

19. Schur, D.V. The peculiarities of hydrogenation of pentatomic carbon molecules in the frame of fullerene molecule C60 [Text] / D.V. Schur, S.Yu. Zaginaichenko, T.N. Veziroglu // International Journal of Hydrogen Energy. – 2008. – Vol. 33. – No 13. – P. 3330–3345.

20. Башкин, И.О. Термостабильные соединения водорода на базе углеродных нанотрубок и нановолокон, полученные под высоким давлением / И.О. Башкин [и др.] // Письма в ЖЭТФ. – 2004. – Т. 79. – №. 5. – С. 280–285.

21. Bashkin, I.O. Carbon materials hydrogenated under high pressure [Text] / I.O. Bashkin [et al.] // Proc. of 8th International Conference “Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials”. – Sudak, Crimea, Ukraine. – September, 2003. – P. 796–799.

22. Bashkin, I.O. High-pressure hydrogenation of graphite [Text] / I.O. Bashkin [et al.] // Proc. of 10th International Conference “Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials”. – Sudak, Crimea, Ukraine. – September, 2007. – P. 686–689.

23. Savenko, A.F. Structural and methodical features of the installation for investigations of hydrogen-sorption characteristics of carbon nanomaterials and their composites. Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials [Text] / A.F. Savenko [et al.] // Proc. of NATO ARW on HMSCCN, Sevastopol. – 2005. – P. 365–382 (Published by Springer, The Netherlands, 2007).

24. Щур, Д.В. Углеродные наноматериалы и фазовые превращения в них [Текст] / Д.В. Щур, З.А. Матысина, С.Ю. Загинайченко. – Днепропетровск: Наука и образование, 2007. – 680 с.


Для цитирования:


Щур Д.В., Загинайченко С.Ю., Савенко А.Ф., Боголепов В.А., Аникина Н.С., Золотаренко А.Д., Матысина З.А., Везироглу Т.Н., Скрябина Н.Е. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОЛНОЙ ВОДОРОДОЕМКОСТИ ФУЛЛЕРИТА C60. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2017;(22-24):47-62. https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.22-24.047-062

For citation:


Schur D.V., Zaginaichenko S.Y., Savenko A.F., Bogolepov V.A., Anikina N.S., Zolotarenko A.D., Matysina Z.A., Veziroglu T.N., Skryabina N.E. EXPERIMENTAL EVALUATION OF TOTAL HYDROGEN CAPACITY FOR FULLERITE C60. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2017;(22-24):47-62. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.22-24.047-062

Просмотров: 172


ISSN 1608-8298 (Print)