Synthesis of transition metal nanoparticles deposited in KNBO3 and the evaluation of the catalytic effect on the evolution of hydrogen from NABH4

Authors

  • Tulho Martins dos Reis Universidade Federal de Viçosa - UFV
  • Aléxia Caroline de Castro Alves Universidade Federal de Viçosa - UFV https://orcid.org/0009-0001-6001-7475
  • Victor Nogueira da Silva Universidade Federal de Viçosa - UFV
  • Renata Pereira Moreira Lopes Universidade Federal de Viçosa - UFV

Keywords:

Hydrogen Evolution, Potassium Niobate, Nanoparticles, Sodium Borohydride

Abstract

From the hydrolysis of NaBH4, there is the evolution of H2, which is a spontaneous and kinetically slow process. Therefore, transition metal nanoparticles (NPs) deposited in KNbO3 can be used as catalysts. Thus, the objectives of the present work were the development of catalysts for the deposition of transition metal NPs in KNbO3 and the evaluation of the influence on the evolution of H2 from NaBH4. The synthesis of the support occurred via the hydrothermal route, while that of the NPs occurred via reduction of the precursor salt solution. Regarding the NPs evaluated (Pt, Pd, Ni, Au and Co), the best effects observed were for Pt and Ni. Regarding the bimetallic composition, the best effect was for the 1:3 composition (Ni:Pt, mol/mol). The process efficiency increased with increasing support dosage and temperature. It is concluded that it was possible to develop promising materials based on niobium, the largest world reserve of which is found in Brazil, for use in the evolution of hydrogen.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Tulho Martins dos Reis, Universidade Federal de Viçosa - UFV

Mestrando em Agroquímica pela Universidade Federal de Viçosa (UFV). Desenvolve pesquisas relacionadas à catálise do boro-hidreto de sódio empregando nanopartículas de metais de transição e/ou nobres depositadas em niobato de potássio e no ensino de Química no Ensino Superior. Na UFV, ministrou aulas de Química Geral, Laboratório de Química Geral, Físico-Química I, Química Orgânica I e Laboratório de Química Orgânica I.

Aléxia Caroline de Castro Alves, Universidade Federal de Viçosa - UFV

Graduanda em Química pela Universidade Federal de Viçosa. É estagiária voluntária no Laboratório de Nanomateriais e Química Ambiental (LANAQUA). Desenvolve pesquisa relacionada à catálise da hidrólise do boro-hidreto de sódio na geração de hidrogênio combustível.

Victor Nogueira da Silva, Universidade Federal de Viçosa - UFV

 Graduando em Química pela Universidade Federal de Viçosa. É bolsista de iniciação científica no Laboratório de Nanomateriais e Química Ambiental (LANAQUA). Desenvolve pesquisa relacionada à catálise da hidrólise do boro-hidreto de sódio na geração de hidrogênio combustível.

Renata Pereira Moreira Lopes, Universidade Federal de Viçosa - UFV

Possui doutorado em Química (UFMG/Universidad de Almería- 2012) e pós-doutorado na Université de Bordeaux (2020). É professora do Departamento de Químicada UFV. O foco das pesquisas está voltado para a degradação de poluentes por processos oxidativos avançados, processos redutivos envolvendo metais de valência zero, nano-reatores e no desenvolvimento de nanocatalisadores para emprego catalítico na evolução do hidrogênio a partir do borohidreto de sódio.

References

Beheshti, A. K., Rezaei, M., Alavi, S. M., Akbari, E., & Varbar, M. (2023). Cobalt nanoparticle synthesis through the mechanochemical and chemical reduction method as a highly active and reusable catalyst for H2 production via sodium borohydride hydrolysis process. International Journal of Hydrogen Energy. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.10.168

Fu, F., Wang, C., Wang, Q., Martinez-Villacorta, M. A, Escobar. A, Chong, H., Wang, X., Moya,S., Salmon, L., Fouquet, E., Ruiz, J., & Astruc, D. (2018). Highly Selective and Sharp Volcano-type Synergistic Ni2Pt@ZIF-8-Catalyzed Hydrogen Evolution from Ammonia Borane Hydrolysis. Journal of the American Chemical Society - 140 (31), 10034-10042. https://doi.org/10.1021/jacs.8b06511

Min, X., Chai, D., Dingb, K., Li, R., & Zhan, X. (2023). Hydrogen generation by hydrolysis of solid sodium borohydride for portable PEMFC applications. Fuel - 350. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.128777

Piskin, C., Karacasulu, L., Bortolotti, M., & Vakifahmetoglu, C. (2021). Synthesis of potassium–sodium niobate (KNN) from NbO2. Open Ceramics - 7, 100159.

https://doi.org/10.1016/j.oceram.2021.100159

Rodríguez-Álvarez, M. J., García-Garrido, S. E., García-Álvarez, S. P. J., & Capriati, V. (2023). Deep eutectic solvents and heterogeneous catalysis with metallic nanoparticles: A powerful partnership in sustainable synthesis, Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry – 39, 100723 https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2022.100723

Tignol, P. & Demirci, U. B. (2019). Nickel-based catalysts for hydrogen evolution by hydrolysis of sodium borohydride: from structured nickel hydrazine nitrate complexes to reduced counterparts. International Journal of Hydrogen Energy – 44(27), 14207-14216. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.10.147

Published

2023-12-15

How to Cite

Reis, T. M. dos, Alves, A. C. de C., Silva, V. N. da, & Lopes, R. P. M. (2023). Synthesis of transition metal nanoparticles deposited in KNBO3 and the evaluation of the catalytic effect on the evolution of hydrogen from NABH4. Brazilian Journal of Production Engineering, 9(6), 55–58. Retrieved from https://periodicos.ufes.br/bjpe/article/view/43287

Issue

Section

Edição Especial "Semana de Química do Norte do Espírito Santo