İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi

Khoshsima, Sina; Balcı, Özge; Altintas, Zerrin; Somer, Mehmet Suat

doi:10.30728/boron.613117

İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi

Zerrin Altıntaş, (Koç Üniversitesi, Bor ve İleri Malzemeler Uygulama ve Araştırma Merkezi, Rumelifeneri Yolu, Sarıyer, İstanbul, Türkiye)

Sina Khoshsima, (Koç Üniversitesi, Bor ve İleri Malzemeler Uygulama ve Araştırma Merkezi, Rumelifeneri Yolu, Sarıyer, İstanbul, Türkiye)

Mehmet Somer, (Koç Üniversitesi, Kimya Bölümü ve Bor ve İleri Malzemeler Uygulama ve Araştırma Merkezi Rumelifeneri Yolu, Sarıyer, İstanbul, Türkiye)

Özge Balcı (Koç Üniversitesi, Kimya Bölümü ve Bor ve İleri Malzemeler Uygulama ve Araştırma Merkezi Rumelifeneri Yolu, Sarıyer, İstanbul, Türkiye)

BOR DERGİSİ

8 2

Yıl: 2020 Cilt: 5 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 12 - 22 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.30728/boron.613117 İndeks Tarihi: 02-12-2020

İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi

Öz:

Kristalin metal borür tozları inorganik ergimiş tuz ortamında düşük sıcaklıkyöntemi ile sentezlenmiş, ikili ve üçlü metal borür kompozit tozlarının eldesi susuzmetal klorürler ve sodyum borhidrür toz karışımları kullanılarak incelenmiştir.Reaksiyonlar, argon altında dikey bir tüp fırında silika tüp içine yerleştirilmişalüminyum pota içinde gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon sonunda elde edilen tozkarışımına sıcak su ile liç işlemi yapılarak istenmeyen klorür fazları giderilmiştir.Seçilen bazı saf tozlar, kristalin özelliği geliştirmek amacıyla 1100°C’de tavlamaişlemine tabi tutulmuştur. Sentezlenen ve tavlanmış tozların karakterizasyonu,X-ışını difraktometresi (XRD), X-ışını floresans spektrometresi (XRF), taramalıelektron mikroskobu (SEM/EDX) ve dinamik ışık saçma tekniği (DLS) kullanılarakanaliz edilmiştir. Sonuçlar, inorganik ergimiş tuz tekniğinin (LiCl/KCl ötektik karışımı)CoCl2, NiCl2 ve NaBH4 toz karışımları arasındaki reaksiyon sırasında oluşan fazlarüzerindeki olumlu etkisini ortaya koymuştur. 750-950°C sıcaklıkları arasındagerçekleşen reaksiyonlarda CoB-Ni2B-CoBx, CoB-Ni4B3 ve CoB-NiB-Ni2Co0.67B0.33fazlarını içeren ikili ve üçlü metal borür tozları nano boyutta elde edilmiştir.Sentezlenen tozların partikül boyutu ortalama 60 nm civarında hesaplanmıştır.

Anahtar Kelime:

The synthesis of binary and ternary cobalt based metal borides by inorganic molten salt technique

Öz:

Crystalline metal boride powders were synthesized via low temperature method in inorganic molten salt medium, and binary and ternary metal boride composite powders were investigated using anhydrous metal chlorides and sodium borohydride powder mixtures. The reactions were carried out in an aluminum crucible placed in a silica tube under argon which was put in a vertical tube furnace. At the end of the reaction, the resulting powder mixture was leached with hot water to remove any undesirable chloride phases. In order to improve crystalline properties, some of pure powders were selected and annealed at 1100°C. Characterization of synthesized and annealed powders was carried out using X-ray diffractometer (XRD), X-ray fluorescence spectrometry (XRF), scanning electron microscopy (SEM / EDX) and dynamic light scattering technique (DLS). The results showed the positive effect of inorganic molten salt technique (LiCl/ KCl eutectic mixture) on the formation of phases during the reaction between CoCl2 , NiCl2and NaBH4powder mixtures. Following the reactions at between 750-950 °C, the binary and ternary metal boride powders consisting of CoB-Ni2 BCoBx , CoB-Ni4 B3ve CoB-NiB-Ni2 Co0.67B0.33 phases were obtained. The measured particle size of the final particles had an average of 60 nm.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Novosel E., Babic N., Influence of magnetic nanoparticles on wine fermentation, Phys. C, 493 (1), 119-124, 2013.
[2] Sooseok Choi T. W., Lapitan Jr. L. D.S., Cheng Y., Synthesis of cobalt boride nanoparticles using RF thermal plasma, Adv. Powder Technolop., 25, 365-371, 2014.
[3] Rinaldi A., et al., Elastic properties of hard cobalt boride composite nanoparticles, Acta Mater., 58 (19), 6474-6486, 2010.
[4] Euchner H., Mayrhofer P. H., Designing thin fi lm materials - Ternary borides from first principles, 583, 46–49, 2015.
[5] Lee I. H., Lee T. Y., Chung C. W., Etch characteristics of CoFeB magnetic thin films using high density plasma of a H2 O/CH4 /Ar gas mixture, Vacuum, 97, 49-54, 2013.
[6] Kotzott D., Ade M., Hillebrecht H., Single crystal studies on Co-containing τ-borides Co23-xMxB6(M=Al, Ga, Sn, Ti, V, Ir) and the boron-rich τ-boride Co12.3Ir8.9B10.5, J. Solid State Chem., 182 (3) 538-546, 2009.
[7] Xu D., Wang H., Guo Q., Ji S., Catalytic behavior of carbon supported Ni-B, Co-B and Co-Ni-B in hydrogen generation by hydrolysis of KBH4, Fuel Process. Technol., 92 (8), 1606-1610, 2011.
[8] Mustapić M. et al., Novel synthesis of superparamagnetic Ni-Co-B nanoparticles and their effect on superconductor properties of MgB2 , Acta Mater., 70, 298- 306, 2014.
[9] Mustapić , J. Horvat M., Skoko Ž., Al Hossain M. S., Dou S. X., Interplay between boron precursors and Ni-Co-B nanoparticle doping in the fabrication of MgB2 superconductor with improved electromagnetic properties, Acta Mater., 80, 457-467, 2014.
[10] Aydin M. Hasimoglu A., Ozdemir O. K., Kinetic properties of cobalt-titanium-boride (Co-Ti-B) catalysts for sodium borohydride hydrolysis reaction, Int. J. Hydrogen Energy, 41 (1), 239-248, 2016.
[11] Li X., Wang C., Han X., Wu Y., Surfactant-free synthesis and electromagnetic properties of Co-Ni-B composite particles, Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. Adv. Technol., 178 (3), 211-217, 2013.
[12] Wu H., Wu C., Bai F., Yi Y., Zhang B., Cobalt boride catalysts for hydrogen generation from alkaline NaBH4 solution, Mater. Lett., 59 (14–15), 1748-1751, 2005.
[13] Zhao J., Ma H., Chen J., Improved hydrogen generation from alkaline NaBH4 solution using carbon-supported Co-B as catalysts, Int. J. Hydrogen Energy, 32. 18, pp. 4711–4716, 2007.
[14] Walter J. C., Zurawski A., Montgomery D., Thornburg M., Revankar S., Sodium borohydride hydrolysis kinetics comparison for nickel, cobalt, and ruthenium boride catalysts, J. Power Sources, 179 (1), 335-339, 2008.
[15] Patel N., Fernandes R., Miotello A., Promoting effect of transition metal-doped Co-B alloy catalysts for hydrogen production by hydrolysis of alkaline NaBH4 solution, J. Catal., 271 (2), 315-324, 2010.
[16] Li H., Wu Y., Zhang J., Dai W., M. Qiao, “Liquid phase acetonitrile hydrogenation to ethylamine over a highly active and selective Ni-Co-B amorphous alloy catalyst,” Appl. Catal. A Gen., vol. 275, no. 1–2, pp. 199–206, 2004.
[17] Ingersoll J. C., Mani N., Thenmozhiyal J. C., Muthaiah A., Catalytic hydrolysis of sodium borohydride by a novel nickel-cobalt-boride catalyst, J. Power Sources, 173 (1), 450-457, 2007.
[18] Shen J. H., Chen Y. W., Catalytic properties of bime-tallic NiCoB nanoalloy catalysts for hydrogenation of p-chloronitrobenzene, J. Mol. Catal. A Chem., 273 (1–2), 265–276, 2007.
[19] Fernandes R., Patel N., Miotello A., Filippi M., Studies on catalytic behavior of Co-Ni-B in hydrogen production by hydrolysis of NaBH4 , J. Mol. Catal. A Chem., 298 (1-2), 1–6, 2009.
[20] Wu C., Bai Y., Liu D. X., Wu F., Pang M. L., Yi B. L., Ni-Co-B catalyst-promoted hydrogen generation by hydrolyzing NaBH4 solution for in situ hydrogen supply of portable fuel cells, Catal. Today, 170 (1), 33-39, 2011.
[21] Zhao Y., et al., A synergistic effect between nanoconfinement of carbon aerogels and catalysis of CoNiB nanoparticles on dehydrogenation of LiBH4 , Int. J. Hydrogen Energy, 39 (2), 917-926, 2014.
[22] Khoshsima S., Altıntaş Z., Schmidt M., Bobnar M., Somer M., Balcı Ö., Crystalline CoFeB nanoparticles: Synthesis, microstructure and magnetic properties, J. Alloys Compd., 805, 471-482, 2019.
[23] Khoshsima S., Altıntaş Z., Somer M., Balcı Ö., “Synthesis of Cobalt-Nickel-Boron Based Composite Powders Using Metal Chloride Powder Blends” Proceedings of 27th International Conference on Metallurgy and Materials, pp. 1563-1568, 2019.
[24] Zhou Y., Liu Y., Wu W., Zhang Y., Gao M., Pan H., Improved hydrogen storage properties of LiBH4 destabilized by in situ formation of MgH2 and LaH3 , J. Phys. Chem. C, 116 (1), 1588-1595, 2012.
[25] Zhu Y., Li Q., Mei T., Qian Y., Solid state synthesis of nitride, carbide and boride nanocrystals in an autoclave, J. Mater. Chem., 21 (36), 13756-13764, 2011.
[26] Cai P. Q. Y., Yanf Z., Shi L., Chem L., Zhao A., Gu Y., Low temperature synthesis of NbB2 nanorods by a solid-state reaction route, Mater. Lett., 59, 3550–3552, 2005.
[27] Martelli P., Caputo R., Remhof A., Mauron P., Borgschulte A., Z̈ttel A., Stability and decomposition of NaBH4 , J. Phys. Chem. C, 114 (15), 7173-7177, 2010.
[28] Portehault D., A general solution route toward metal boride nanocrystals, Angew. Chemie - Int. Ed., 50 (14), 3262-3265, 2011.

APA	Altintas Z, Khoshsima S, Somer M, Balcı Ö (2020). İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. , 12 - 22. 10.30728/boron.613117
Chicago	Altintas Zerrin,Khoshsima Sina,Somer Mehmet Suat,Balcı Özge İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. (2020): 12 - 22. 10.30728/boron.613117
MLA	Altintas Zerrin,Khoshsima Sina,Somer Mehmet Suat,Balcı Özge İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. , 2020, ss.12 - 22. 10.30728/boron.613117
AMA	Altintas Z,Khoshsima S,Somer M,Balcı Ö İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. . 2020; 12 - 22. 10.30728/boron.613117
Vancouver	Altintas Z,Khoshsima S,Somer M,Balcı Ö İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. . 2020; 12 - 22. 10.30728/boron.613117
IEEE	Altintas Z,Khoshsima S,Somer M,Balcı Ö "İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi." , ss.12 - 22, 2020. 10.30728/boron.613117
ISNAD	Altintas, Zerrin vd. "İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi". (2020), 12-22. https://doi.org/10.30728/boron.613117

APA	Altintas Z, Khoshsima S, Somer M, Balcı Ö (2020). İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. BOR DERGİSİ, 5(1), 12 - 22. 10.30728/boron.613117
Chicago	Altintas Zerrin,Khoshsima Sina,Somer Mehmet Suat,Balcı Özge İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. BOR DERGİSİ 5, no.1 (2020): 12 - 22. 10.30728/boron.613117
MLA	Altintas Zerrin,Khoshsima Sina,Somer Mehmet Suat,Balcı Özge İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. BOR DERGİSİ, vol.5, no.1, 2020, ss.12 - 22. 10.30728/boron.613117
AMA	Altintas Z,Khoshsima S,Somer M,Balcı Ö İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. BOR DERGİSİ. 2020; 5(1): 12 - 22. 10.30728/boron.613117
Vancouver	Altintas Z,Khoshsima S,Somer M,Balcı Ö İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi. BOR DERGİSİ. 2020; 5(1): 12 - 22. 10.30728/boron.613117
IEEE	Altintas Z,Khoshsima S,Somer M,Balcı Ö "İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi." BOR DERGİSİ, 5, ss.12 - 22, 2020. 10.30728/boron.613117
ISNAD	Altintas, Zerrin vd. "İkili ve üçlü kobalt bazlı metal borürlerin inorganik ergimiş tuz tekniği ile sentezi". BOR DERGİSİ 5/1 (2020), 12-22. https://doi.org/10.30728/boron.613117