Ruthenium (0) Nanoclusters Stabilized by Nano-Aluminium Oxide: Preparation, Characterization and Investigation of Catalytic Performance in the Hydrolysis of Ammonia-Borane

Abstract

Bu çalışmada, nano-Al2O3 yapısında kararlaştırılmış rutenyum(0) nanopartiküllerinin hazırlanmasını, tanımlanmasını ve amonyak-boranın hidroliz tepkimesindeki katalitik etkinliklerinin incelenmesini sunuyoruz. nano-Al2O3 yapısında kararlaştırılmış rutenyum(0) nanopartikülleri, rutenyum (III) klorürün amonyak-boranın hidrolizi tepkimesinde eş zamanlı (tepkime içi) indirgenmesi ile hazırlandı. Bu şekilde hazırlanan rutenyum(0) nanopartikülleri katı olarak izole edildi ve indüktif olarak çiftleşmiş plazma-optik emisyon spektroskopisi (ICP-OES), geçirimli elektron mikroskopisi (TEM), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) teknikleri kullanılarak tanımlandı. nano-Al2O3 yapısında kararlaştırılmış rutenyum(0) nanopartiküllerinin katalitik etkinliği ile bu katalizörün varlığında amonyak-boranın hidrolizi tepkimesinin kinetiği, farklı katalizör ve substrat konsantrasyonuna ve sıcaklığa bağlı olarak çalışıldı. Amonyak-boranın hidroliz tepkimesine ilişkin hız kanunu ve aktivasyon parametreleri (Arrhenius aktivasyon enerjisi (Ea), aktivasyon entalpisi (ΔH#) and aktivasyon entropisi (ΔS#)), elde edilen kinetik veriler kullanılarak hesaplandı. Anahtar kelimeler: Rutenyum, nanopartikül, nano-alüminyum oksit, amonyak boran, hidrojen.

In this study, we report the preparation, characterization and the investigation of the catalytic activities of nano-Al2O3 stabilized rutenyum(0) nanoparticles in the hydrolysis of ammonia-borane. The nano-Al2O3 stabilized rutenyum(0) nanoparticles were prepared from the in-situ reduction of ruthenium(III) chloride in the hydrolysis of ammonia-borane at room temperature. The prepared ruthenium(0) nanoparticles were isolated as solid materials and characterized by using inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The catalytic activity of nano-Al2O3 stabilized rutenyum(0) nanoparticles and the kinetics of hydrogen generation from the hydrolysis of ammonia-borane were studied depending on catalyst concentration, substrate concentration and temperature. The rate laws and the activation parameters (Arrhenius activation energy, Ea; activation enthalpy, ΔH#; and activation entropy, ΔS#) for catalytic hydrolysis reaction of ammonia-borane were calculated from the obtained kinetic data. Key words: Ruthenium, nanoparticle, nano-aluminium oxide, ammonia-borane, hydrogen.