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Catalytic activity of several carbons with different structures for methane decomposition and by-produced carbons

甲烷 催化作用 分解 碳纳米纤维 炭黑 碳纤维 拉曼光谱 化学 制氢 无机化学 材料科学 化学工程 有机化学 复合数 复合材料 工程类 天然橡胶 物理 光学
作者
Haruki Nishii,Dai Miyamoto,Yoshito Umeda,Hiroaki Hamaguchi,Masashi Suzuki,Tsuyoshi Tanimoto,Toru Harigai,Hirofumi Takikawa,Yoshiyuki Suda
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:473: 291-297 被引量:62
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2018.12.073
摘要

Since methane decomposition has no CO2 emissions, it is attracting attention as a hydrogen production method with a low environmental burden. Understanding the structure of the produced carbon is important for long-term stable production of hydrogen. In this study, methane decomposition was carried out on carbons with several different structures (activated carbon (AC), carbon black (CB), meso-porous carbon (MC), and carbon nanofiber (CNF)). We have found that the carbon produced by methane decomposition decreases activity by covering the catalyst, but itself also acts as a catalyst irrespective of the original carbon catalysts. All of the catalysts continued to maintain a methane conversion ratio of about 17% by catalyzing the produced carbon even after the activity was lowered. By analysis of the catalysts before and after the experiment, it was shown that the produced carbon covered the catalyst surface and resulted in a specific surface area of about 10 m2/g and the intensity ratio of the D band to the G band in the Raman spectra (ID/IG) of around 1.55 irrespective of the original carbons structures. We proposed that Raman spectroscopy is an effective method for evaluating initial catalytic activity for methane decomposition because ID/IG of the catalysts before the experiment have a linear relationship with the methane conversion ratio per unit surface area in the early stage of the reaction.
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