نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

در این پژوهش قابلیت جذب هیدروژن در مواد متخلخل پایه سیلیکاتی SBA-۱۶ اصلاح­شده با فلز واسطه پالادیوم با دما مورد بررسی قرار گرفت. مواد متخلخل پایه سیلیکا به‌دلیل داشتن سطح ویژه مناسب و قابل کنترل بودن پراکندگی و اندازه تخلخل­ها در محدوده ۲ تا
۱۰ نانومتر، قابلیت جذب و ذخیره­سازی گاز هیدروژن را دارند. ماده متخلخل SBA-۱۶ به‌دلیل داشتن ساختار بلوری به شکل مکعب همراه با کانال‌های رو­باز برای این منظور می­تواند به‌کار رود. برای تهیه ماده مرکب نانو­ساختار و اضافه­کردن نمک کلرید پالادیوم به ماده متخلخل سیلیکا، از روشِ سل - ژلِ تک­مرحله­ای استفاده شد. پیرسازی در دمای C˚۸۰ به‌مدت ۱۲ ساعت انجام شد. در نهایت برای ایجاد حفرات و حذف ماده فعال­کننده، ماده در دمای C˚۵۵۰ به‌مدت ۶ ساعت کلسینه شد. مشخصه­یابی مواد به­وسیله پراش­سنجی اشعه ایکس زاویه بزرگ و زاویه کوچک، تحلیل جذب گاز هیدروژن تا فشار  kPa۲۰۰ و در سه دمای C˚ ۱۹۶- ( K۷۷)،C ˚ ۱۲۳- ( K۱۵۰) و C˚ ۳۰ ( K۳۰۳) و هم‌چنین جذب- واجذب گاز نیتروژن انجام گرفت. ریخت شناسی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی صورت پذیرفت. مقدار پالادیوم، سیلیکون و اکسیژن بر حسب درصد­وزنی، به­وسیله طیف­سنجی تفکیک انرژی اندازه­گیری شد. پیوندها وگروه‌های آلی ماده متخلخل سیلیکای خالص با دستگاه تبدیل فوریه فرا­سرخ مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از پراش­سنجی پرتو ایکس و طیف­سنجی تفکیک انرژی، حضور ذرات فلزی و اکسید پالادیوم در حفرات ماده متخلخل سیلیکای غیر­بلوری را تأیید کرد. ریخت­ شناسی و نتایج حاصل از تحلیل جذب- واجذب گاز نیتروژن مشخص کرد با افزودن پالادیوم، سطح ویژه نسبت به ماده متخلخل خالص کاهش می­یابد. سطح ویژه برای ماده متخلخل سیلیکای خالص و برای ماده مرکب نانوساختار حاوی پالادیوم، به­ترتیب برابر با m^۲/g ۷۹۱ و m^۲/g ۵۳۸ به­دست آمد. مشاهده شد که جذب گاز هیدروژن در ماده مرکب نانو­ساختار حاوی پالادیوم در مقایسه با ماده متخلخل سیلیکای خالص رو به افزایش بوده، در حالی­که با افزایش دما رو کاهشی داشت. می­توان نتیجه گرفت که در ماده مرکب نانوساختار حاوی پالادیوم، بیشترین مقدار جذب گاز هیدروژن در دمای ^°C ۱۹۶- روی داده است.