Ag-Cu/SiO₂ нанокатализатори биметаллии гетерогенӣ мебошад, ки дар он нанозарраҳои нуқра ва мис дар сатҳи диоксиди кремний дастгирӣ шудаанд. Дар ин таҳқиқот катализаторҳои Ag-Cu/SiO₂, ки бо тағйир додани таносуби молии Ag:Cu омода шудаанд, барои истеҳсоли H₂ ва CO₂ тавассути дегидрогенизатсияи каталитикии кислотаи мӯрча омӯхта шудаанд. Вазифаи асосии такягоҳи диоксиди кремний кам кардани ба ҳам часпидани нанозарраҳои металлии дорои энергияи баланди сатҳӣ ва ташаккули агрегатҳои калон, таъмин кардани паҳншавии беҳтари фазаҳои металлӣ дар сатҳ ва осон кардани ҷудокунии катализатор пас аз анҷоми реаксия мебошад.

Катализаторҳо бо усули оддии импрегнатсия-барқароркунӣ омода шудаанд. 200 mg SiO₂ дар 30 mL оби дистиллшуда дисперсия карда шуда; прекурсорҳои AgNO₃ ва CuCl₂ мувофиқи таносуби лозимаи Ag:Cu ба диоксиди кремний бор карда шудаанд. Барои адсорбсияи ионҳои металл дар сатҳи диоксиди кремний 24 соат интизор шудаанд, баъд маҳлули 100 mM кислотаи аскорбин ҳамчун моддаи барқароркунанда илова шудааст. Катализатор бо сентрифугакунӣ ҷудо, шуста ва дар 60 °C 24 соат хушк карда шудааст.

Таносуби Ag:Cu аз 0:10 то 10:0 тағйир дода шуда, ҳам системаҳои монометаллӣ ва ҳам биметаллӣ муқоиса шудаанд. Дар манбаъ баландтарин нишондиҳандаи каталитикӣ барои таркиби Ag₉Cu₁/SiO₂ гузориш шудааст. Дар шароити оптималӣ бо 20 mg катализатор, муҳити обӣ, таносуби кислотаи мӯрча/формиати натрий 3:1 ва 90 °C тақрибан 119-120 mL гази H₂+CO₂ дар тақрибан 4,7 дақиқа ҳосил шуда, ҳамчун натиҷаи асосӣ TOF=2724 h^-1 гузориш шудааст.

Дар таҳлили кинетикӣ энергияи фаъолшавӣ 31,3 ± 1,46 kJ mol^-1 ҳисоб шудааст. Қиматҳои TOF бо баланд шудани ҳарорат афзудаанд; манбаъ барои 30, 50, 70 ва 90 °C мутаносибан 730,79; 1100,48; 2311,04 ва 2724 h^-1 гузориш медиҳад.

Дар натиҷаи таҳлили газ бо GC-TCD муаллифон интихобпазирии роҳи дегидрогенизатсияро ≥%99 арзёбӣ намуда, хабар додаанд, ки CO-и қобили ошкор ёфт нашудааст. Ин натиҷа асоси таҷрибавии ибораи “carbon monoxide free hydrogen” дар таҳқиқот мебошад. Аммо азбаски мақола ҳадди ошкоркунии CO-ро барои усули GC алоҳида гузориш намекунад, натиҷа бояд на ҳамчун “CO мутлақан сифр аст”, балки ҳамчун бо усули истифодашудаи GC-TCD CO ошкор нашуд тафсир шавад.

Катализатори Ag₉Cu₁/SiO₂ дар 10 даври пайдарпайи реаксия дубора истифода шуда, дар охири даври даҳум зиёда аз %96 фаъолияти ибтидоии худро нигоҳ доштааст. Манбаъ қисми муҳими коҳиши тақрибан %4-ро ба талафоти физикии катализатор ҳангоми сентрифугакунии такрорӣ, шустан ва барқарорсозӣ нисбат медиҳад.

Таҳқиқот омӯзиши катализ дар миқёси лабораторӣ мебошад. Муаллифон технологияро аз назари миқёспазирӣ ва истифода дар ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ умедбахш медонанд; аммо дар таҳқиқот иншооти пилотӣ, санҷиши воқеии таъминоти ҳуҷайраи сӯзишворӣ, таҳлили иқтисодӣ, арзёбии давраи ҳаёт ё кори дарозмуддати саноатӣ анҷом дода нашудааст. Аз ин рӯ, муваффақияти каталитикӣ дар лаборатория набояд мустақиман ҳамчун муваффақияти системаи тиҷоратии истеҳсоли гидроген тафсир шавад.

Нанокатализатори Ag-Cu/SiO₂ чист ва чаро такягоҳи диоксиди кремний истифода мешавад?

Ag-Cu/SiO₂ катализатори биметаллии гетерогенӣ мебошад, ки дар он нанофазаҳои каталитикии фаъоли нуқра ва мис дар такягоҳи диоксиди кремний паҳн шудаанд; дар таҳқиқот диоксиди кремний барои кам кардани агломератсияи нанозарраҳо, дастрас нигоҳ доштани сатҳҳои металлӣ барои реаксия ва осон кардани барқароркунии катализатор аз муҳити реаксия истифода шудааст.

Катализатори гетерогенӣ чӣ маъно дорад?

Дар катализи гетерогенӣ катализатор ва моддаҳои вокунишкунанда дар фазаҳои физикии гуногун қарор доранд. Дар ин таҳқиқот кислотаи мӯрча ва формиати натрий дар муҳити обии реаксия ҳастанд, дар ҳоле ки Ag-Cu/SiO₂ катализатори сахт мебошад. Реаксия дар марказҳои фаъоли сатҳи катализатор сурат мегирад.

Катализатор ба ҷойи тағйир додани ҳолатҳои термодинамикии ибтидоӣ ва ниҳоии реаксия, роҳи алтернативии реаксияро бо монеаи энергетикии пасттар таъмин карда, суръати реаксияро зиёд мекунад. Дар ҳолати идеалӣ, катализатор пас аз анҷоми реаксия барои истифодаи дубора қобили истифода мемонад.

Чаро агломератсияи нанозарраҳо мушкил аст?

Нанозарраҳо таносуби хеле баланди сатҳ/ҳаҷм ва энергияи баланди сатҳӣ доранд. Ин метавонад аз нигоҳи каталитикӣ шумораи зиёди атомҳои сатҳии дастрасро таъмин кунад; аммо ҳамзамон метавонад боиси наздик шудани нанозарраҳо ба ҳам ва ҷамъшавии онҳо гардад.

Ҳангоми ба агрегатҳои калон муттаҳид шудани зарраҳои хурди металлӣ, майдони умумии сатҳи дастрас кам шуда метавонад. Дар натиҷа ҳиссаи атомҳои металлии барои реаксия дастрас ва фаъолияти каталитикӣ коҳиш ёфта метавонад. Мантиқи асосии тарҳи таҳқиқот маҳдуд кардани ин агломератсия тавассути пайваст кардани нанозарраҳои Ag ва Cu ба сатҳи SiO₂ мебошад.

Чаро кислотаи мӯрча ҳамчун интиқолдиҳандаи гидроген омӯхта мешавад?

Манбаъ кислотаи мӯрчаро ҳамчун интиқолдиҳандаи моеъи гидроген, ки гидрогени аз ҷиҳати кимиёвӣ пайвастшударо дар бар мегирад, тавсиф мекунад. Дар мақола гуфта мешавад, ки кислотаи мӯрча тақрибан %4,4 миқдори массавии H₂, тақрибан 1,22 g cm^-3 зичӣ ва тақрибан 53 g H₂/L зичии ҳаҷмии гидроген дорад.

Дар таҷзияи каталитикии кислотаи мӯрча роҳи ҳадафии таҳқиқот дегидрогенизатсия мебошад:

\[ \mathrm{HCOOH \rightarrow H_2 + CO_2} \]

Ин роҳ H₂ ва CO₂ ҳосил мекунад. Мақола инчунин роҳи номатлуби “dehydration”-ро зикр мекунад, ки метавонад боиси ҳосил шудани CO гардад. Намоиши маҳсулот дар қавс дар бахши муқаддима дар манбаъ ба шакли “H₂ and CO” чоп шудааст; Verianla ин намоиши кимиёвиро пинҳонӣ бо муодилаи дигар иваз намекунад. Дар қисми боқимондаи таҳқиқот ба таври равшан таъкид мешавад, ки маҳсулоти асосии номатлуб CO мебошад.

Мантиқи истифодаи Ag-Cu-и биметаллӣ дар чист?

Намунаҳои монометаллии Ag/SiO₂ ва Cu/SiO₂ низ ба таҳқиқот дохил карда шудаанд. Тибқи тафсири муаллифон, ҳамзамон мавҷуд будани Ag ва Cu муҳити электронӣ ва сатҳиро ба вуҷуд меорад, ки аз системаҳои якметаллӣ фарқ мекунад.

Манбаъ пешниҳод мекунад, ки Ag метавонад дар ташаккул ва таҷзияи маҳсулоти мобайнии формиат фаъолияти баланди сатҳӣ ва интихобпазириро таъмин кунад, дар ҳоле ки миқдори ками Cu метавонад марҳилаҳои интиқоли электрон ва гидридро дастгирӣ намояд. Таркибҳои бой аз Ag, яъне 9:1 ва 8:2, махсусан фаъолияти баланд нишон додаанд.

Бо вуҷуди ин, ин “синергияи электронӣ” тавассути ченкунии мустақими operando сохтори электронӣ исбот нашудааст. Дар таҳқиқот сохтор, ҷаббиши оптикӣ, морфология, таркиби элементӣ, суръати реаксия ва интихобпазирии маҳсулот якҷоя арзёбӣ шуда, тафсири механистӣ пешниҳод шудааст.

Катализатори Ag-Cu/SiO₂ чӣ гуна синтез карда шуд?

Манбаъ мегӯяд, ки барои арзёбии такроршавандагии тартиби синтез раванд се маротиба такрор шудааст.

Таносубҳои Ag:Cu чӣ гуна тағйир дода шуданд?

Дар матни манбаъ ҳангоми тавсифи ин силсила ибораи “constant silver nitrate solution volume” истифода шудааст. Аммо Ҷадвали 1 дар ҳамон саҳифа нишон медиҳад, ки ҳаҷми AgNO₃ аз 0 то 4254 µL тағйир меёбад. Аз ин рӯ, ибораи “ҳаҷми AgNO₃ доимӣ нигоҳ дошта шуд” бо ҷадвал мувофиқ нест. Verianla қиматҳои воқеан номбаршудаи ҷадвали синтезро нигоҳ доштааст.

Спектроскопияи UV-Vis чӣ нишон дод?

Спектроскопияи UV-Vis барои арзёбии ҳамтаъсирии нанозарраҳои металлӣ бо рӯшноӣ истифода шудааст. Лаппиши дастаҷамъонаи электронҳои ноқили нанозарраҳои металлӣ дар басомадҳои муайяни рӯшноӣ резонанси плазмонии сатҳӣ (surface plasmon resonance, SPR) номида мешавад.

Манбаъ барои Ag/SiO₂ тақрибан дар 438 nm қуллаи равшани SPR ва барои Cu/SiO₂ тақрибан дар 585 nm банди васеътару заифтари ҷаббишро гузориш медиҳад. Дар намунаҳои Ag-Cu/SiO₂ минтақаи васеи ҷаббиш дар байни 250-600 nm мушоҳида шудааст.

Дар матн инчунин барои диоксиди кремний, Cu ва Ag мутаносибан қиматҳои хоси тақрибан 297, 607 ва 452 nm оварда шудаанд. Муаллифон васеъшавӣ ва кӯчиши хурди сурхро дар намунаи биметаллӣ бо ҳамтаъсирии плазмонӣ ва электронӣ байни Ag ва Cu ва ташаккули хӯла мувофиқ арзёбӣ мекунанд.

FTIR чиро чен мекунад?

Спектроскопияи инфрасурхи табдили Фурйе (FTIR) чен мекунад, ки пайвандҳои кимиёвӣ ва гурӯҳҳои функсионалӣ дар мавод рӯшноии инфрасурхро дар кадом ададҳои мавҷӣ ҷабб мекунанд. Дар ин таҳқиқот диапазони 4000-400 cm^-1, қобилияти тафриқаи 4 cm^-1 ва 32 скан барои ҳар спектр истифода шудааст.

Лаппишҳои асосии сохтории такягоҳи диоксиди кремний бо пайвандҳои Si-O-Si алоқаманд карда шудаанд. Манбаъ банди 1093 cm^-1-ро ба кашиши асимметрии Si-O-Si, банди 804 cm^-1-ро ба кашиши симметрӣ ва минтақаи тақрибан 468/455 cm^-1-ро ба хамиши Si-O-Si нисбат медиҳад.

Ин таъйинотҳо тафсирҳои худи мақола оид ба FTIR мебошанд. Дар FTIR мутобиқ кардани адади муайяни мавҷӣ ба як гурӯҳи функсионалӣ худ аз худ миқдори ададии он намуди кимиёвиро намедиҳад.

XRD кадом сохторҳои кристаллиро нишон дод?

Дифраксияи рентгенӣ (XRD) манзараи интерференсионии нурҳои рентгениро, ки аз ҳамвориҳои атомии мунтазами маводи кристаллӣ пароканда мешаванд, чен мекунад. Дар таҳқиқот дифрактометри Bruker D8 Advance, афканиши Cu Kα (\(\lambda=1,5406\) Å), 40 kV, 40 mA, диапазони 10°-80° 2θ ва суръати скани 2°/дақ истифода шудааст.

Барои нанозарраҳои Ag қуллаҳои 37,96°, 44,34°, 64,26° ва 76,98° мутаносибан ба ҳамвориҳои (111), (200), (220) ва (311)-и FCC Ag нисбат дода шудаанд. Барои Cu қуллаҳои 42,28°, 50,08° ва 73,78° ба ҳамвориҳои (111), (200) ва (220)-и FCC Cu мутобиқ карда шудаанд.

Қуллаи васеи тақрибан 22,22°, ки ба SiO₂ тааллуқ дорад, бо диоксиди кремнийи аморфӣ алоқаманд карда шудааст. Дар намунаи Ag₉Cu₁/SiO₂ кӯчиш ва якҷояшавии қуллаҳо аз ҷониби муаллифон бо ташаккули маҳлули сахт/хӯла мувофиқ арзёбӣ шуда; қуллаи иловагии тақрибан 60,02° низ ҳамчун яке аз нишондиҳандаҳои хӯлаи биметаллии Ag-Cu тафсир шудааст.

Манбаъ барои намунаи ҷорӣ дар мавқеи 2θ=37,96° андозаи кристаллити 15,128300 nm-ро медиҳад. Қимати 12,89 ± 2 nm дар ҳамон сархат бошад, бо истинод ба таҳқиқоти пешинаи Reyes-Blas ва Maldonado-Luna оварда шудааст; онро набояд ҳамчун ченаки нави таҳқиқоти ҷорӣ тафсир кард.

Муодилаи Шеррер барои чӣ истифода мешавад?

Манбаъ мегӯяд, ки андозаи кристаллит бо муодилаи Шеррер ҳисоб шудааст, аммо муодиларо дар матн ба таври ошкор чоп намекунад. Намоиши стандартии омӯзишӣ чунин аст ва натиҷаи нави таҳқиқот нест:

\[ D=\frac{K\lambda}{\beta\cos\theta} \]

Дар ин ҷо \(D\) андозаи кристаллити когерентӣ, \(K\) омили шакл, \(\lambda\) дарозии мавҷи рентгенӣ, \(\beta\) паҳнои хаттии қуллаи дифраксия ва \(\theta\) кунҷи Брегг мебошад.

Андозаи кристаллите, ки бо Шеррер ҳисоб мешавад, бо диаметри физикии тамоми гурӯҳи зарраҳо ё агломерате, ки дар тасвири TEM дида мешавад, яксон нест. Як зарраи намоён метавонад зиёда аз як минтақаи кристаллиро дар бар гирад.

TEM ва EDX чӣ маълумот доданд?

Дар таҳлили TEM дастгоҳи JEOL JEM-2100 бо шиддати тезонандаи 200 kV истифода шудааст. Намуна дар этанол дисперсия шуда, 15 дақиқа бо ултрасадо коркард гардида, ба шабакаи мисии бо карбон пӯшонидашуда гузошта шуда ва тақрибан 12 соат дар ҳаво хушк карда шудааст.

Манбаъ тасвири TEM-ро чунин тафсир мекунад, ки нанофазаҳои Ag-Cu дар қисмҳои берунии зарраи диоксиди кремнийи шаклаш номунтазам ҳамчун минтақаҳои ҷудогона ва электрон-зич ҷойгир шудаанд. Муаллифон мегӯянд, ки ин морфология собит шудани нанозарраҳои металлӣ дар диоксиди кремнийро, ба ҷойи ташаккули агрегатҳои калони бе такягоҳ, дастгирӣ мекунад.

Дар ин ҷо фарқи муҳими воҳид вуҷуд дорад: қиматҳои 9:1 ва 8:2 дар синтез таносубҳои молии Ag:Cu мебошанд, дар ҳоле ки қиматҳои ҷадвали EDX фоизҳои массавии минтақаи интихобшудаи таҳлил мебошанд. Инҳо мустақиман як навъи таносуб нестанд ва аз ҷиҳати ададӣ баробар буданашон шарт нест.

TOF чист ва дар ин таҳқиқот чӣ гуна ҳисоб шудааст?

Turnover frequency (TOF) меъёри фаъолиятест, ки табдили каталитикиро дар як воҳиди вақт ба як воҳиди миқдори фаъоли катализатор ифода мекунад; мақола мегӯяд, ки TOF бо тақсим кардани миқдори ченшудаи H₂ ба миқдори катализатори Ag+Cu ва вақти реаксия ҳисоб шудааст, аммо шарҳи истилоҳи \(n(Ag+Cu)\) дар формулаи манбаъ ҳамчун “вазни умумӣ” номуайянии андозагӣ ба вуҷуд меорад.

Муодилаи 1: дегидрогенизатсияи кислотаи мӯрча

\[ \mathrm{HCOOH \rightarrow H_2 + CO_2} \]

Стехиометрияи идеалӣ маънои онро дорад, ки як мол кислотаи мӯрча як мол H₂ ва як мол CO₂ ҳосил мекунад.

Муодилаи 2: ҳисоб кардани моли гидроген дар манбаъ

\[ n_{H_2}= \frac{P\,V_{(H_2+CO_2)}}{RT} \]

Дар манбаъ \(P\) ҳамчун фишори атмосферӣ, \(V\) ҳамчун ҳаҷми умумии ченшудаи гази H₂+CO₂, \(R\) ҳамчун доимии универсалии газ ва \(T\) ҳамчун ҳарорати ченкунии газ муайян шудааст.

Ёддошти формула дар дохили манбаъ: Муодила ҳаҷми умумии H₂+CO₂-ро мустақиман ба бузургие табдил медиҳад, ки ҳамчун \(n_{H_2}\) нишонгузорӣ шудааст. Манбаъ барои гузаштан аз гази умумӣ танҳо ба моли H₂ фраксия ё коэффисиенти алоҳидаи стехиометрӣ муайян намекунад. Verianla ба ин муодила коэффисиенте, ки дар манбаъ нест, илова накардааст.

Муодилаи 3: TOF

\[ TOF= \frac{n_{H_2}} {n(Ag+Cu)\,t} \]

Манбаъ \(t\)-ро ҳамчун вақти реаксия бо соат шарҳ медиҳад. Дарҳол пас аз рамзи \(n(Ag+Cu)\) навишта шудааст, ки ин истилоҳ “вазни умумии Ag ва Cu дар реаксияи каталитикӣ” мебошад.

Ин шарҳ номуайянии андозагӣ ба вуҷуд меорад: аломати \(n\) дар муодила ва таърифи “weight” дар матн ҳамон як бузургиро ба таври равшан ва бо воҳид муайян намекунанд. Манбаъ дар ин сархат ба таври муфассал нишон намедиҳад, ки миқдори металли фаъол дар ҳисоби TOF маҳз бо кадом табдили мол-масса истифода шудааст. Аз ин рӯ, Verianla барои аз нав ҳисоб кардани қимати 2724 h^-1 кӯшиш накарда, онро ҳамчун натиҷаи гузоришшуда нигоҳ доштааст.

Муодилаи 4: таносубе, ки дар манбаъ бо X дода шудааст

\[ X= \frac{n_{CO}+n_{CO_2}} {n_{HCOOH}} \times100\% \]

Манбаъ дар сархате, ки ин муодила ҷойгир аст, ҳам ибораи “CO selectivity” ва ҳам “FA conversion”-ро истифода мебарад. Азбаски дар сурати муодила CO+CO₂ ва дар махраҷ HCOOH-и воридшуда қарор дорад, матни манбаъ дар номгузории X омехтагии равшани истилоҳӣ дорад.

Ҳамон сархат баъдан интихобпазирии CO-ро алоҳида ҳамчун таносуби консентратсияи CO ба маҷмӯи CO+CO₂ муайян мекунад. Аз ин рӯ, Verianla Муодилаи 4-ро ҳамон тавре ки дар манбаъ чоп шудааст, меорад ва онро ҳамчун “формулаи ислоҳшудаи интихобпазирӣ” аз нав наменависад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Дастгоҳи таҷрибавии дегидрогенизатсияи кислотаи мӯрча

Фаъолияти каталитикӣ аз рӯи ҳаҷми газ бо истифода аз бюреткаи дараҷабандишудаи пур аз об чен шудааст. Дар колбаи реаксионии 50 mL-и мудаввартаҳ маҳлули обии дорои катализатор омода карда шуда, колба ба ҳаммоми равғании ҳарораташ доимӣ ҷойгир шудааст.

Ҳангоми илова кардани маҳлули кислотаи мӯрча ва формиати натрий реаксия оғоз шудааст; H₂ ва CO₂-и ҳосилшуда аз зарфи реаксия тавассути хати газ ба бюреткаи пур аз об гузашта, обро ҷойиваз кардаанд. Ҳаҷми оби ҷойивазшуда ҳамчун ченаки ҳаҷми умумии гази ҳосилшуда истифода шудааст.

Ҳар яке аз таҷрибаҳои истеҳсоли гидроген се маротиба такрор шуда, дар графикҳо таҷрибаҳои намояндагӣ нишон дода шудаанд.

Чӣ гуна санҷида шуд, ки газ воқеан аз чӣ иборат аст?

Гази маҳсулот бо хроматографияи газӣ ва детектори гузаронандагии гармӣ (GC-TCD) таҳлил шудааст. TCD тағйирёбии гузаронандагии гармии гази аз сутун баромадаро нисбат ба гази интиқолдиҳанда/референсӣ муайян карда, ба ҷудокунии ҷузъҳои газ мусоидат мекунад.

Манбаъ мегӯяд, ки суръатҳои ҷараёни CO ва CO₂ бо стандарти дохилии N₂, ва суръати ҷараёни H₂ бо истифода аз гази дохилии He арзёбӣ шудаанд. Гази ҳосилшуда инчунин аз маҳлули Ba(OH)₂ гузаронда шудааст; бо нигоҳ доштани CO₂ таҳшини сафед ва тирашавӣ мушоҳида шудааст.

Чаро Ag₉Cu₁/SiO₂ ҳамчун таркиби дорои баландтарин фаъолият гузориш шуд?

Дар манбаъ Ag₉Cu₁/SiO₂ нисбат ба катализаторҳои монометаллӣ ва дигар таносубҳои Ag:Cu, ки дар ҳамон таҳқиқот санҷида шудаанд, зудтарин ҳосилшавии гази H₂+CO₂-ро нишон додааст; бо истеҳсоли 119-120 mL газ дар тақрибан 4,7 дақиқа дар 90 °C ва TOF-и 2724 h⁻¹ ҳамчун таркиби асосии оптималӣ интихоб шудааст, аммо механизми муфассали атомии шарҳдиҳандаи синергияи электронии Ag-Cu тавассути ченкунии мустақими operando исбот нашудааст.

Тибқи тафсири манбаъ, илова кардани миқдори хеле ками Cu ба сатҳи бой аз Ag метавонад муҳити электронии атрофи Ag-ро тағйир дода, адсорбсияи кислотаи мӯрча/формиат ва фаъолшавии пайвандҳои C-H/O-H-ро осон кунад. Ҳангоми аз оптимум зиёд шудани миқдори Cu, тунук шудани марказҳои фаъоли Ag ва ташаккули минтақаҳои сатҳии бой аз Cu ва камфаъолтар ҳамчун шарҳи эҳтимолӣ пешниҳод шудааст.

Таъсири таносуби Ag:Cu

Манбаъ гузориш медиҳад, ки катализаторҳои монометаллии Ag/SiO₂ (10:0) ва Cu/SiO₂ (0:10) нисбат ба намунаҳои биметаллии Ag-Cu/SiO₂ нишондиҳандаи пасттар доштанд. Таркиби 9:1-и бой аз Ag зудтарин истеҳсоли газро нишон додааст.

Барои Ag₉Cu₁/SiO₂ тақрибан 120 mL H₂+CO₂ / 4,7 дақиқа гузориш шудааст, дар ҳоле ки барои нанозарраҳои Ag-Cu бе такягоҳ тақрибан 90 mL / 17 дақиқа оварда шудааст. Муаллифон ин фарқро ба паҳн кардани фазаҳои металлӣ аз ҷониби SiO₂, маҳдуд кардани агломератсия ва фароҳам овардани сатҳи фаъоли дастрастари бештар нисбат медиҳанд.

Таъсири миқдори катализатор

Ҷадвали 3 нишон медиҳад, ки дар 50 °C бо зиёд шудани миқдори катализатор ҳаҷми умумии газе, ки дар 60 дақиқа чен шудааст, меафзояд. Манбаъ инро бо мавҷуд будани шумораи бештари марказҳои фаъоли дастрас ҳангоми миқдори зиёди катализатор шарҳ медиҳад.

Фарқи визуалии дохили манбаъ: Тартиби легенда/силсилаи хатҳои 5-20 mg дар Расми 4c-и PDF тавре ҷойгир шудааст, ки бо матн ва графики TOF-и дар паҳлӯ буда номувофиқ менамояд; хати бо 5 mg нишондодашуда дар график ҳамчун силсилаи зудтарин афзоянда ба назар мерасад. Баръакс, матни манбаъ, Ҷадвали 3 ва Расми 4d мегӯянд, ки 20 mg фаъолияти баландтар додааст. Verianla ин ихтилофи визуалиро бо сохтани силсилаи нави додаҳо ислоҳ накардааст.

Таъсири ҳарорат

Ба таври равшан дида мешавад, ки бо баланд шудани ҳарорат реаксия тезтар мешавад. Табдиле, ки дар 30 °C тақрибан 37,8 дақиқа давом мекунад, дар 90 °C то тақрибан 4,6-4,7 дақиқа коҳиш меёбад.

Таъсири ҳалкунанда

Об, этанол ва диметилформамид (DMF) муқоиса шудаанд. Манбаъ дар муҳити обӣ истеҳсоли бештари газ ва кинетикаи тезтарро гузориш медиҳад. Дар Ҷадвали 3 барои 90 °C ва 20 mg катализатор ҳаҷмҳои умумии H₂+CO₂ пас аз 60 дақиқа дар шароити об, DMF ва этанол мутаносибан тақрибан 119, 98 ва 105 mL мебошанд.

Муаллифон пешниҳод мекунанд, ки ҳамтаъсирии байнимолекулавии об бо молекулаҳои кислотаи мӯрча метавонад монеаи энергетикиро барои дегидрогенизатсия коҳиш диҳад. Ин шарҳ тафсири механистии муаллифони манбаъ мебошад.

Таъсири асос

Дар графикҳо ва ҷадвалҳои таҷрибавии манбаъ формиати натрий (HCOONa, SF) бо триэтиламин муқоиса мешавад. Формиати натрий фаъолияти баландтар нишон додааст.

Аммо дар сархате, ки параметрҳои таҷрибаро бори аввал муаррифӣ мекунад, ибораи “base type (NaOH and KOH)” мавҷуд аст. Ҷадвалҳои асосии натиҷа ва Расми 6 бошад, ба ҷойи NaOH/KOH HCOONa ва триэтиламинро нишон медиҳанд. Ин яке аз номувофиқиҳои номгузории метод дар дохили манбаъ мебошад.

Таносуби кислотаи мӯрча / формиати натрий

Таносубҳои FA:SF ҳамчун 1:0, 1:1, 3:1, 5:1, 7:1 ва 9:1 муқоиса шудаанд. Манбаъ баландтарин фаъолиятро дар таносуби FA:SF = 3:1 гузориш медиҳад.

Тибқи шарҳи муаллифон, таносуби хеле баланд ё хеле пасти асос/кислотаи мӯрча метавонад ба истифодаи мувофиқи марказҳои фаъоли сатҳӣ халал расонад. Дар таносуби 3:1 реаксия тақрибан дар 4,69 дақиқа анҷом ёфтааст.

Таъсири pH

Манбаъ дар Расми 7 шароити pH 3,5; 4,5; 6,5; 8,5 ва 10,5-ро муқоиса мекунад. График нишон медиҳад, ки бо баланд шудани pH истеҳсоли газ ва TOF коҳиш меёбад ва дар байни қиматҳои санҷидашуда pH 3,5 баландтарин нишондиҳандаро медиҳад.

Баръакс, дар сархати марбутаи матн ибораи “ideal pH level ... 4.3” истифода шудааст. 4,3 дар Расми 7 ҳамчун нуқтаи алоҳидаи таҷрибавӣ нишон дода нашудааст. Илова бар ин, дар тамоми таҳқиқот дар шарҳҳои расмҳои шароити оптималӣ асосан pH 3,5 навишта шудааст. Аз ин рӯ, Verianla фарқи байни pH 3,5 ва 4,3-ро ҳамчун номувофиқии дохили манбаъ нигоҳ медорад.

Манбаъ барои мувозинати кислотаи мӯрча:

\[ \mathrm{HCOOH+H_2O\rightleftharpoons HCOO^-+H_3O^+} \qquad (pK_a=3.74) \]

муодиларо медиҳад.

Сипас Муодилаи 6 дар манбаъ ба шакли зерин чоп шудааст:

\[ pH=pK_a+\log \left( \frac{[HCOO^-][H_3O^+]} {[HCOOH]} \right) \]

Verianla сохтори математикии муодиларо, ки дар манбаъ чоп шудааст, тағйир намедиҳад. Манбаъ баровардани ин формула ё қиматҳои консентратсияи истифодашударо алоҳида пешниҳод накардааст.

Муодилаҳои Arrhenius ва термодинамикӣ дар ин таҳқиқот чиро нишон медиҳанд?

Муодилаҳои Arrhenius ва навъи ҳолати гузариш, ки дар манбаъ истифода шудаанд, барои аз вобастагии доимии суръати реаксия ба ҳарорат баровардани энергияи фаъолшавӣ ва параметрҳои термодинамикӣ истифода шудаанд; таҳқиқот энергияи фаъолшавии 31,3 ± 1,46 kJ mol⁻¹-ро гузориш додааст, аммо азбаски қиматҳои ΔH, ΔS ва ΔG дар Ҷадвали 4 бо муносибати ΔG=ΔH−TΔS-и дар манбаъ додашуда аз ҷиҳати ададӣ пурра мувофиқ нестанд, ин параметрҳо бояд бе ислоҳ гузориш шаванд.

Муодилаи 7: намоиши кинетикии дараҷаи якум

\[ \ln\left(\frac{V_t}{V_0}\right)=-kt \]

Манбаъ \(k\)-ро ҳамчун доимии суръат ва \(t\)-ро ҳамчун вақти реаксия муайян мекунад. Аммо маънои физикии тағйирёбандаҳои \(V_t\) ва \(V_0\)-ро бо таърифи алоҳида шарҳ намедиҳад. Аз ин рӯ, Verianla ба ин рамзҳо таърифҳои дақиқи дар манбаъ набударо илова намекунад.

Муодилаи 8: муодилаи Arrhenius

\[ \ln k=\ln A-\frac{E_a}{RT} \]

Дар ин ҷо \(k\) доимии суръат, \(A\) омили пешэкспоненсиалии Arrhenius, \(E_a\) энергияи фаъолшавӣ, \(R\) доимии универсалии газ ва \(T\) ҳарорати мутлақ мебошад.

Ҳангоми сохтани графики \(\ln k\) нисбат ба \(1/T\), нишебии хат бо \(-E_a/R\) алоқаманд аст. Манбаъ бо ин усул:

\(E_a=31,3\pm1,46\ {\rm kJ\,mol^{-1}}\)

қиматро гузориш медиҳад.

Муодилаи 9: энталпия

\[ \Delta H=E_a-RT \]

Манбаъ бо истифода аз ин муносибат \(\Delta H=28,6\pm0,93\ {\rm kJ\,mol^{-1}}\)-ро гузориш медиҳад.

Муодилаи 10: муносибати ҳолати гузариш вобаста ба ҳарорат

\[ \ln\left(\frac{k}{T}\right) = -\frac{\Delta H}{RT} + \frac{\Delta S}{R} + \ln\left(\frac{k_B}{h}\right) \]

Дар ин ҷо \(\Delta S\) тағйирёбии энтропия, \(k_B\) доимии Болтсман ва \(h\) доимии Планк мебошад. Манбаъ \(\Delta S=-176,2\pm3,46\ {\rm J\,K^{-1}\,mol^{-1}}\)-ро гузориш медиҳад.

Муодилаи 11: энергияи озоди Гиббс

\[ \Delta G=\Delta H-T\Delta S \]

Номувофиқии муҳими математикии дохили манбаъ: Вақте ки \(\Delta H=28,6\ {\rm kJ\,mol^{-1}}\) ва \(\Delta S=-176,2\ {\rm J\,K^{-1}\,mol^{-1}}\), ки дар Ҷадвали 4 дода шудаанд, якҷоя ба Муодилаи 11-и манбаъ гузошта мешаванд, қиматҳои \(\Delta G\)-и 53,4-63,9 kJ mol^-1, ки дар ҷадвал навишта шудаанд, аз нав ҳосил намешаванд. Аз ин рӯ, Verianla ин сутунҳоро аз нав ҳисоб карда “ислоҳ” накарда, қиматҳои гузоришшудаи манбаъро бо ёддошти номувофиқии дохили манбаъ нигоҳ доштааст.

Илова бар ин, дар бахши муқаддима барои реаксияи дегидрогенизатсияи кислотаи мӯрча дар 298 K қимати манфии \(\Delta G\) оварда мешавад, дар ҳоле ки дар Ҷадвали термодинамикии 4 қиматҳои мусбати \(\Delta G\) дода шудаанд. Манбаъ ба таври равшан ҷудо намекунад, ки оё онҳо бузургиҳои гуногуни термодинамикӣ, аз қабили энергияи озоди реаксия ва энергияи озоди фаъолшавӣ/ҳолати гузаришро ифода мекунанд ё не. Аз ин рӯ, ду маҷмӯи додаҳо набояд ҳамчун як натиҷаи ягонаи термодинамикӣ муттаҳид карда шаванд.

Натиҷаи “гидрогени бе оксиди карбон” дар ин таҳқиқот то чӣ андоза қавӣ дастгирӣ мешавад?

Натиҷаи “CO-free”-и таҳқиқот ба он асос меёбад, ки ҳангоми дегидрогенизатсияи кислотаи мӯрча бо Ag₉Cu₁/SiO₂ дар таҳлили GC-TCD сигнали CO-и қобили ошкор дида нашудааст ва интихобпазирии дегидрогенизатсия ≥%99 гузориш шудааст; аммо азбаски ҳадди миқдории ошкоркунии дастгоҳ барои CO гузориш нашудааст, натиҷа на ҳамчун CO-и мутлақан сифр, балки ҳамчун ошкор нашудани CO дар шароити таҳлилии истифодашуда тафсир шавад.

Роҳи ҳадафии дегидрогенизатсияи кислотаи мӯрча H₂ ва CO₂ ҳосил мекунад. Ташаккули CO бошад, ҳамчун маҳсулоти иловагии номатлуб баррасӣ мешавад, зеро метавонад катализаторҳои ҳуҷайраи сӯзишвориро заҳролуд кунад.

Манбаъ дар бахши GC-TCD ибораи “no other gas was detected (other than CO₂)”-ро истифода мебарад, дар ҳоле ки ҳамон расм ва тамоми таҳқиқот истеҳсоли H₂-ро нишон медиҳанд. Ин ҷумла аз ҷиҳати забонӣ бо баёни истеҳсоли H₂ дар таҳқиқот пурра мувофиқ нест. Verianla онро ҳамчун “танҳо CO₂ истеҳсол шуд” тафсир намекунад; натиҷаи асосии манбаъ дегидрогенизатсияи H₂+CO₂ ва набудани CO-и қобили ошкор мебошад.

Механизми пешниҳодшудаи реаксия

Муаллифон механизми эҳтимолии дегидрогенизатсияи кислотаи мӯрчаро тавассути се марҳилаи асосии кимиёвӣ ва марҳилаи ниҳоии десорбсия/регенератсия шарҳ медиҳанд.

1. Пайванди O-H-и кислотаи мӯрча канда мешавад; намудҳои H⁺ ва HCOO^- дар сатҳи катализатор адсорбсия шуда, маҳсулоти мобайнии формиат ҳосил мешавад.
2. Бо канда шудани пайванди C-H дар маҳсулоти мобайнии формиати адсорбшуда CO₂ ва навъи гидриди ба сатҳ пайвастшуда ҳосил мешавад.
3. Гидриди H^- бо протони H⁺ пайваст шуда, H₂ ҳосил мекунад.
4. H₂ ва CO₂ аз сатҳ ҷудо мешаванд ва катализатори Ag-Cu/SiO₂ барои даври нав боз қобили истифода мегардад.

Манбаъ канда шудани пайванди C-H/дур шудани гидридро ҳамчун марҳилаи эҳтимолии муайянкунандаи суръат пешниҳод мекунад. Аммо ҳамон сархат ба таври равшан мегӯяд, ки барои дақиқ муайян кардани марҳилаи воқеии муайянкунандаи суръат спектроскопияи in situ, таҷрибаҳои муфассали кинетикӣ ва симулятсияи ҳисоббарорӣ лозим аст.

Аз ин рӯ, ин механизм механизми пешниҳодшуда мебошад; он роҳи реаксияи атомии қатъиян тасдиқшуда нест, ки дар он ҳамаи намудҳои мобайнии сатҳӣ мустақиман operando мушоҳида шуда бошанд.

Истифодаи дубора дар даҳ давр

Катализатори оптималии Ag₉Cu₁/SiO₂ дар шароити 20 mg катализатор, FA/SF=3:1, об ва 90 °C дар 10 даври пайдарпайи дегидрогенизатсия арзёбӣ шудааст.

Пас аз ҳар давр катализатор сентрифуга карда, бо оби дистиллшуда ва этанол шуста, дар 60 °C хушк карда шуда ва бе татбиқи раванди иловагии регенератсия дар даври навбатӣ дубора истифода шудааст.

Дар охири даври даҳум манбаъ тақрибан %4 талафи фаъолият ва нигоҳ доштани зиёда аз %96 фаъолият-ро гузориш медиҳад. Ҳамзамон гуфта шудааст, ки интихобпазирии дегидрогенизатсия >%99 боқӣ монда ва CO-и қобили ошкор ҳосил нашудааст.

Ин натиҷа устувориро барои 10 даври лабораторӣ дастгирӣ мекунад. Муҳлати кори бефосилаи саноатӣ дар тӯли моҳҳо ё солҳо, садҳо давр, кори реактори фишордор ё устувории системаи воқеии ҳуҷайраи сӯзишворӣ дар ин таҳқиқот санҷида нашудааст.

Характеризатсия пас аз реаксия

Катализатор пас аз реаксияҳо бо XRD, SEM, EDX ва FTIR дубора таҳқиқ шудааст.

Дар як сархати натиҷаҳо гуфта мешавад, ки дар XRD васеъшавии хурди қуллаҳо ва тағйироти шиддат пайдо шудаанд, ки метавонанд ба афзоиши сабуки кристаллит ё азнавташкилёбии сатҳ ишора кунанд; дар SEM бошад, агрегацияи сабук мушоҳида шудааст. Ҳамон бахш мегӯяд, ки фазаи нави кристаллӣ ба вуҷуд наомада ва сохтори асосии биметаллӣ нигоҳ дошта шудааст.

Сархати баъдӣ бошад, мегӯяд, ки морфологияи SEM “unchanged” аст ва дар қуллаҳои XRD кӯчиш, васеъшавӣ ё қуллаи нави намоён вуҷуд надорад. Ин ду баён комилан яксон нестанд. Verianla ҳангоми расонидани хулосае, ки сохтори пас аз реаксия дар маҷмӯъ нигоҳ дошта шудааст, ибораи мутлақи “ҳеҷ гуна тағйироти сохторӣ рух надод”-ро истифода намекунад.

Муқоиса бо адабиёт

Ин муқоиса таҳқиқотҳоеро дар бар мегирад, ки аз ҳароратҳо, системаҳои реактив/асос, таркибҳои катализатор ва дастгоҳҳои таҷрибавии гуногун ба даст омадаанд. Аз ин рӯ, танҳо ба рақами TOF нигоҳ карда набояд гумон кард, ки ҳамаи катализаторҳо бевосита дар шароити якхела рейтинг шудаанд. Масалан, дар ҷадвали манбаъ Pd/PDA-Rgo бо 3810 h^-1 нисбат ба Ag₉Cu₁/SiO₂, ки 2724 h^-1 дорад, TOF-и баландтар нишон медиҳад, аммо ҳароратҳои таҷриба ва шароити системаҳо фарқ мекунанд.

Номувофиқиҳои асосие, ки дар манбаъ бе ислоҳ нигоҳ дошта шудаанд

Дар манбаъ масштаби визуалии баъзе графикҳои сутунии TOF аз қимати асосии 2724 h^-1 дар матн ба таври назаррас болотар меравад. Азбаски дар ин графикҳо ҳамаи рақамҳои дақиқ дар шакли матнӣ дода нашудаанд, Verianla аз графикҳо қиматҳои тахминии TOF бароварда, ҷадвали нави натиҷаҳоро эҷод накардааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот мустақиман дастгирӣ мекунад

• Нанозарраҳои Ag-Cu дар такягоҳи SiO₂ бо усули импрегнатсия-барқароркунӣ омода шудаанд.
• Таносуби молии Ag:Cu ба фаъолияти каталитикӣ таъсири қавӣ расондааст.
• Дар силсилаи санҷидашуда Ag₉Cu₁/SiO₂ ҳамчун баландтарин нишондиҳандаи асосӣ гузориш шудааст.
• Қимати асосии TOF дар хулосаи кӯтоҳи манбаъ, бахши кинетика ва Ҷадвали 5 ҳамчун 2724 h^-1 @ 90 °C дода шудааст.
• Энергияи фаъолшавӣ 31,3 ± 1,46 kJ mol^-1 гузориш шудааст.
• Ag-Cu/SiO₂-и дастгиришуда нисбат ба системаи Ag-Cu-и бе такягоҳ, ки дар манбаъ муқоиса шудааст, ҳосилшавии зудтари умумии гази H₂+CO₂-ро нишон додааст.
• Муҳити обӣ нисбат ба шароити DMF ва этанол, ки дар манбаъ муқоиса шудаанд, бо фаъолияти баландтар алоқаманд шудааст.
• Таносуби FA:SF=3:1 ҳамчун таносуби дорои баландтарин фаъолият гузориш шудааст.
• Дар таҳлили GC-TCD CO-и қобили ошкор гузориш нашуда ва интихобпазирии дегидрогенизатсия ≥%99 гузориш шудааст.
• Дар охири даҳ давр зиёда аз %96 фаъолияти каталитикӣ нигоҳ дошта шудааст.
• Характеризатсияи пас аз реаксия дастгирӣ мекунад, ки сохтори асосии Ag-Cu/SiO₂ ба андозаи зиёд нигоҳ дошта шудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот мустақиман дастгирӣ намекунад

• Мақола дар маънои мутлақ “сифр молекулаи CO” буданро исбот намекунад; ҳадди ошкоркунии CO барои GC-TCD дода нашудааст.
• Кори дарозмуддати Ag-Cu/SiO₂ дар системаи воқеии ҳуҷайраи сӯзишворӣ санҷида нашудааст.
• Миқёси реактори пилотӣ ё саноатӣ нишон дода нашудааст.
• Таҳлили хароҷоти техникӣ-иқтисодӣ анҷом дода нашудааст.
• Тавсифи “Low-cost” ё “scalable” бо таҷрибаи алоҳидаи иқтисодӣ/миқёспазирӣ тасдиқ нашудааст.
• Таҳлили давраи ҳаёт ё изи умумии экологӣ ҳисоб нашудааст; “ecofriendly” тавсифест, ки муаллифони таҳқиқот барои равиши синтези худ истифода кардаанд.
• Синергияи электронии пешниҳодшудаи Ag-Cu ва марҳилаи мобайнии муайянкунандаи суръат тавассути мушоҳидаи мустақими operando спектроскопии ҳамаи намудҳои мобайнӣ қатъиян тасдиқ нашудааст.
• Натиҷаи 10 давр умри саноатии садҳо ё ҳазорҳо даврро нишон намедиҳад.
• То ҳалли номувофиқиҳои TOF ва термодинамикии дохили манбаъ, ҳисобкунии мустақили дақиқи нишондиҳанда имконнопазир аст.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

Яке аз ҷиҳатҳои муҳими қавии таҳқиқот он аст, ки таносуби Ag:Cu дар доираи васеи таркибҳо ба таври низомнок тағйир дода шуда, нуқтаҳои ниҳоии монометаллӣ низ муқоиса шудаанд. Ба ин тартиб, на танҳо натиҷаи “Ag-Cu кор мекунад”, балки робитаи таркиб-нишондод низ омӯхта шудааст.

Ҷиҳати қавии дигар ин аст, ки фаъолияти каталитикӣ танҳо бо ҳаҷми газ маҳдуд нашуда, интихобпазирии маҳсулот бо GC-TCD санҷида шудааст, таҳлили кинетикии вобаста ба ҳарорат анҷом дода шудааст ва пас аз реаксия катализатор бо XRD, SEM, EDX ва FTIR аз нав характеризация шудааст.

Даҳ даври пайдарпайи истифодаи дубора низ берун аз фаъолияти якдафъаинаи каталитикӣ нишондиҳандаи муҳими устуворӣ пешниҳод мекунад.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ ва гузоришдиҳӣ

Дар манбаъ байни бахшҳои метод, формула, график ва натиҷаҳо номувофиқиҳои зиёди ададӣ ё истилоҳӣ мавҷуданд. Муҳимтарини онҳо фарқи TOF=2724/2742 h^-1, фарқи pH 3,5/4,3, номгузории асос, номуайянии миқдор/вазн дар муодилаи TOF ва номувофиқии дохилии Ҷадвали термодинамикии 4 бо Муодилаи 11 мебошанд.

Манбаъ инчунин ба шумораи зиёди Supplementary Figure ва Supplementary Table муроҷиат мекунад. Азбаски PDF-и асосии пешниҳодкардаи корбар мундариҷаи пурраи ин файли иловагиро дар бар намегирад, Verianla танҳо натиҷаҳои маводи иловагиеро истифода кардааст, ки дар мақолаи асосӣ ба таври равшан оварда шудаанд; қиматҳои ҷадвалҳои иловагии намоённабуда сохта нашудаанд.

Таҳқиқот ибораҳои қавии амалӣ, аз қабили “CO-free” ва “large-scale-applicable”-ро истифода мебарад. Ошкор нашудани CO дар GC-TCD дар шароити лабораторӣ натиҷаи муҳим аст; аммо таҳаммулпазирии CO дар таъминоти воқеии ҳуҷайраи сӯзишворӣ, реактори ҷараёни муттасил, барқароркунии иқтисодӣ, талафи металл, синтершавии дарозмуддат ва тозакунии саноатӣ дар ин мақола ба таври таҷрибавӣ арзёбӣ нашудаанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Унвони аслӣ: Ecofriendly synthesis of tunable silver copper nanoparticles supported on silica for carbon monoxide free hydrogen production from formic acid

Муаллифон: Kareem M. Younes; Azhar Abbas; Reda Abdel-Hameed; Najah Albadari; Maali D. Alshammari; Nasir Assad; Hanan A. Soliman; Hemat Abdel Fatah; Ahmed Vandy.

Тартиби муаллифон: Тартиби дар манбаъ додашуда пурра нигоҳ дошта шудааст.

Муаллифони масъул: Azhar Abbas ва Ahmed Vandy.

Саҳми баробар: Дар манбаъ изҳорот оид ба муаллифи якуми баробар/саҳми баробар вуҷуд надорад.

Аффилиатсия 1: Pharmaceutical Chemistry Department, College of Pharmacy, University of Hail, Hail 55473, Saudi Arabia.

Аффилиатсия 2: Medical and Diagnostic Research Center, University of Hail, Hail 55473, Saudi Arabia.

Аффилиатсия 3: International Center for Interdisciplinary Research in Sciences, The University of Lahore, Lahore, Pakistan.

Аффилиатсия 4: Government Ambala Muslim Graduate College, Sargodha 40100, Pakistan.

Аффилиатсия 5: Basic Science Department, Preparatory Year, University of Hail, Hail 55473, Saudi Arabia.

Аффилиатсия 6: Department of Pharmacology and Toxicology, College of Pharmacy, University of Hail, Hail 55473, Saudi Arabia.

Аффилиатсия 7: Faculty of Pharmaceutical Sciences, College of Medicine and Allied Health Sciences, University of Sierra Leone, Freetown, Sierra Leone.

Маҷалла: Scientific Reports.

Ношир: Springer Nature.

DOI: 10.1038/s41598-026-68811-0

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии таҷрибавӣ; синтез ва характеризацияи нанокатализатори биметаллии дастгиришуда, таҳлили кинетикӣ/термодинамикӣ ва дегидрогенизатсияи кислотаи мӯрча.

Версияи PDF-и боршуда: Article in Press. PDF нишон медиҳад, ки ин версияи дастрасии барвақти таҳқиқоти аз баррасии ҳамтоён гузашта ва қабулшуда мебошад ва Version of Record-и ниҳоӣ ва таҳриршуда баъдтар онро иваз мекунад.

Санаи қабул барои баррасӣ: 13 июни 2026.

Санаи қабул: 24 августи 2026.

Санаи расмии нашри онлайн: 4 сентябри 2026.

Ҷилд / шумора / рақами мақола: Азбаски дар PDF-и барвақти баррасишуда ва дар намуди сабти расмии тасдиқшуда ҷилд/шумора/рақами ниҳоии мақола ба таври равшан дода нашудааст, рақами иловагӣ сохта нашудааст.

Ҳолати баррасии ҳамтоён: Мақолаи таҳқиқотии Scientific Reports мебошад, ки аз баррасии ҳамтоён гузашта ва қабул шудааст.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0).

Натиҷаи иҷозатномаи визуалӣ: Бо сабаби шарти NoDerivatives графикҳои аслии нашр, тасвирҳои TEM, дастгоҳи реаксия ва шаклҳои механизм ҳамчун нусхаҳои аз нав тарҳрезишуда истифода нашудаанд. Робитаҳои воқеии методии мақола тавассути схемаи мустақили Verianla ва ҷадвалҳои HTML аз нав ифода шудаанд.

Маблағгузорӣ: Scientific Research Deanship at the University of Hail, Saudi Arabia; рақами лоиҳа RCP-25 152.

Дастрасии додаҳо: Гузориш шудааст, ки додаҳои дастгиркунандаи натиҷаҳои таҳқиқотро бо дархости асоснок аз муаллифи масъул гирифтан мумкин аст.

Ихтилофи манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки манфиатҳои рақобаткунанда вуҷуд надоранд.

Тасдиқи нашр: Манбаъ мегӯяд, ки ҳамаи муаллифон нусхаи ниҳоиро тасдиқ намуда, мақоларо пешниҳод кардаанд.

Саҳми муаллифон: Kareem M. Younes: Methodology, Investigation, Formal analysis, Writing - original draft. Azhar Abbas: Writing - review & editing, Formal analysis. Reda Abdel-Hameed: Writing - review & editing, Formal analysis. Najah Albadari: Writing - review & editing, Formal analysis. Maali D. Alshammari: Writing - review & editing, Formal analysis. Nasir Assad: Writing - review & editing, Formal analysis. Hanan A. Soliman: Writing - review & editing, Formal analysis. Hemat Abdel Fatah: Writing - review & editing, Formal analysis. Ahmed Vandy: Conceptualization, Supervision, Project administration, Writing - review & editing, Formal analysis.

Такрорҳои синтез: Гузориш шудааст, ки барои арзёбии такроршавандагии тартиби синтези катализатор он се маротиба такрор шудааст.

Такрорҳои таҷрибаҳои истеҳсоли гидроген: Гузориш шудааст, ки ҳар як таҷрибаи истеҳсоли гидроген се маротиба такрор шуда, дар графикҳо натиҷаҳои намояндагӣ нишон дода шудаанд.

Характеризатсия: UV-Vis; FTIR; XRD; SEM/EDX; TEM. Барои UV-Vis Shimadzu UV-1800, барои XRD Bruker D8 Advance ва барои TEM JEOL JEM-2100 ба таври равшан гузориш шудаанд.

Дастгоҳи асосии каталитикӣ: Колбаи 50 mL-и мудаввартаҳ, ҳаммоми равғании ҳарораташ доимӣ, бюреткаи дараҷабандишудаи газии пур аз об ва таҳлили маҳсулот бо GC-TCD.

Таркиби асосии оптималӣ: Ag₉Cu₁/SiO₂.

Нишондоди асосии гузоришшуда: TOF=2724 h^-1 @ 90 °C ва E_a=31,3 ± 1,46 kJ mol^-1. Азбаски дар бахши хулоса инчунин 2742 h^-1 навишта шудааст, ин фарқи рақам ҳамчун номувофиқии дохили манбаъ нигоҳ дошта шудааст.

Натиҷаи асосии интихобпазирӣ: ≥%99 интихобпазирӣ барои роҳи дегидрогенизатсия ва гузориш нашудани CO-и қобили ошкор дар GC-TCD. Ҳадди ошкоркунии CO алоҳида гузориш нашудааст.

Истифодаи дубора: Таҷрибаи асосии дарозмуддат 10 даври пайдарпай мебошад; дар охири даври даҳум нигоҳ доштани >%96 фаъолият гузориш шудааст.

Маҳдудияти формула дар дохили манбаъ: Дар Муодилаи 2 истифода шудани ҳаҷми умумии H₂+CO₂ мустақиман дар ҳисоби n_H2; дар Муодилаи 3 шарҳ дода шудани истилоҳи n(Ag+Cu) ҳамчун “total weight”; омехта шудани нишонгузориҳои табдил/интихобпазирӣ дар Муодилаи 4 ва номувофиқии дохилии қиматҳои термодинамикии Ҷадвали 4 бо Муодилаи 11 ҳисобкунии мустақили дубораро маҳдуд мекунанд.

Маҳдудияти метод дар дохили манбаъ: Ифодаи матнӣ дар бораи “доимӣ” будани ҳаҷми AgNO₃ бо ҳаҷмҳои тағйирёбандаи Ҷадвали 1; ибораи NaOH/KOH бо HCOONa/триэтиламин дар таҷрибаҳои асос; ва ифодаи pH 4,3 ҳамчун оптимум бо pH 3,5, ки дар графикҳо ва шарҳҳои шароити оптималӣ истифода шудааст, мувофиқ нестанд.

Ҳудуди татбиқ: Таҳқиқот дар миқёси лабораторӣ аст. Реактори пилотӣ, калонкунии миқёси саноатӣ, ҳамгироии ҳуҷайраи сӯзишворӣ, таҳлили иқтисодӣ ва арзёбии давраи ҳаёт анҷом дода нашудаанд.