การปรับประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของอนุภาคนาโนโลหะคู่แพลเลเดียมเปลือกหุ้มโลหะเงินแกนกลาง (AG@Pd) สำหรับการสลายตัวของกรดฟอร์มิก

Abstract

            งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค เพื่อออกแบบและควบคุมการสังเคราะหอนุภาคนาโนโลหะคูที่มีโลหะแพลเลเดียมเปนเปลือกหุมและอนุภาคโลหะเงินรูปแผนเปนแกนกลาง เพื่อใช้เปนตัวเรงปฏิกิริยาประสิทธิภาพสูงสําหรับการผลิตแกสไฮโดรเจนที่อุณหภูมิห้องจากปฏิกิริยาการสลายตัวของกรดฟอรมิก การสังเคราะหแบงออกเปน 2 ขั้นตอน ขั้นแรกเปนการควบคุมการสังเคราะหอนุภาคนาโนโลหะเงินรูปแผนโดยใชไดเมทิลฟอรมาไมดเปนตัวรีดิวซและพอลิเมอรพอลีไวนิลไพโรลิโดนเปนสารชวยเสถียร ขั้นตอมาเปนการเกิดปฏิกิริยารีดักชันของแพลเลเดียมไอออนและการควบคุมการเกาะของแพลเลเดียมอะตอมบนพื้นผิวของโลหะเงิน ตรวจสอบคุณสมบัติของอนุภาคนาโนที่เตรียมไดโดยการวิเคราะหขนาดและรูปรางโดยเทคนิคจุลทรรศนอิเล็กตรอนชนิดสองผาน วิเคราะหโครงสรางพื้นผิวจากเซอรเฟจ พลาสมอน เรโซแนนซสเปกตรัมโดยเทคนิคยูวี-วิสิเบิล สเปกโทรสโกป และศึกษาการดูดซับคารบอนมอนอกไซดบนพื้นผิวโดยเทคนิคอินฟราเรด สเปกโทรสโกป ผลการศึกษาสามารถยืนยันไดวาอนุภาคนาโนที่เตรียมได มีโครงสรางเปนชนิดเปลือกหุมแกนกลาง (โลหะเงิน@แพลเลเดียม) และผลการทดสอบประสิทธิภาพในการเรงปฏิกิริยา พบวามีประสิทธิภาพสูงตอปฏิกิริยาการสลายตัวของกรดฟอรมิก สามารถผลิตแกสรวม (ไฮโดรเจนและคารบอนไดออกไซด์) ที่อุณหภูมิหอง (30 องศาเซลเซียส) เทากับ 6.25 ลิตร ตอปริมาณตัวเรงปฏิกิริยา 1 กรัม ที่เวลา 1 ชั่วโมง โดยสูงกวาตัวเรงปฏิกิริยาโลหะเดี่ยวแพลเลเดียมถึง 2.5 เทา เนื่องจากผลการทํางานรวมกันของโลหะสองชนิด ซึ่งสามารถอธิบายโดยสมบัติเชิงอิเล็กตรอนและสมบัติเชิงโครงสราง            The aim of this work is to design and control synthesis of silver-core and palladium-shell bimetallic nanoplates as high performance catalysts for hydrogen production from formic acid decomposition at room temperature. The preparation method was divided into 2 steps. The first step was shape-controlled synthesis of silver nanoplates using dimethylformamide as reducing agent and polyvinlypyrollidone as stabilizer. Subsequently palladium ions were reduced to atoms and deposited on the surface of silver nanoplates. Particle size and shape of the obtained particles were characterized by Transmission Electron Microscopy. UV-Visible Spectroscopy of surface plasmon resonance and FT-IR Spectroscopy of CO adsorption were used to investigate surface structure of the prepared bimetallic particles. The results from combination of techniques can be used to confirm the core-shell structure. The prepared core-shell catalyst (Ag@Pd) showed high catalytic activity for formic acid decomposition. The total gas volume (H2 and CO2) produced at 30C was 6.25 L/gcat/h which 2.5 times higher than monometallic palladium catalyst. The catalytic performance of the core-shell catalysts may results from synergistic effect of two metals which can be explained in terms of electronic and geometric property