Geri Dön

SODYUM BOROHİDRİT METANOLİZİYLE YÜKSEK VERİMLİ VE SÜRDÜRÜLEBİLİR HİDROJEN ÜRETİMİ İÇİN MANYETİK NANO-KATALİZÖRLERİN (Fe3O4@Metilselüloz ve Fe3O4@PO4@Cd) SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Synthesis and Characterization of Magnetic Nano-Catalysts (Fe3O4@Methylcellulose and Fe3O4@PO4@Cd) for High-Efficiency and Sustainable Hydrogen Production via Sodium Borohydride Methanolysis

  1. Tez No: 1021877
  2. Yazar: ALEV DİŞLİ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADİL UMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Mardin Artuklu Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu Tezde, NaBH4 metanoliziyle hidrojen üretiminde kullanılmak üzere, ekonomik ve yüksek performanslı Fe3O4@Metilselüloz ve Fe3O4@PO4@Cd manyetik nano-katalizörleri sentezlenmiş ve ileri karakterizasyon (UV-Vis, FTIR, BET, SEM-EDS, TEM, VSM, XPS, XRD) teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Fe3O4@Metilselüloz nano-katalizörünün ortalama parçacık boyutu, manyetik doygunluk momenti, yüzey alanı, dolaylı ve doğrudan bant aralığı enerjileri sırasıyla 47,30, 28,51 emu/g, 51,17 m2/g, 1,20 ve 1,40 eV olarak hesaplanmıştır. Fe3O4@Metilselüloz nano-katalizörün XPS analizinde, sırasıyla 287,0, 527,8, 712,8 ve 724,5 eV bağlanma enerjilerinde güçlü C–O bağları, Fe–O bağları, Fe2+ ve Fe3+ iyonlarını doğrulayan sinyaller göstermiştir. Fe3O4@Metilselüloz nano-katalizörü ile NaBH4 metanoliz kullanılarak hidrojen üretim hızı (HGR) ve devir frekansı (TOF) sırasıyla 9500 mL H2/(dk·gkat) ve 2765 H2/(molkat·saat) olarak hesaplanmıştır. Bu nano-katalizörün tekrar kullanılabilirlik çalışmasında, ilk kullanıma kıyasla beşinci döngüden sonra %13,44 azaldığı belirlenmiştir. Fe3O4@PO4@Cd nano-katalizörünün ortalama parçacık boyutu, bant aralığı enerjisi, manyetik doygunluk momenti, yüzey alanı sırasıyla 8.96 nm, 1,34 eV, 22,02 emu/g ve 138,56 m2/g olarak belirlenmiştir. Fe3O4@PO4@Cd nano-katalizörün XPS analizinde sırasıyla 529,0, 710,0 ve 723,4 eV bağlanma enerjilerinde güçlü Fe–O bağları, Fe2+ ve Fe3+ iyonlarını doğrulayan sinyaller göstermiştir. Ayrıca, 131,0 (Cd 3d) ve 408,0 (P 2p) eV bağlanma enerjilerinde Fe3O4@PO4@Cd nano-katalizör yapısında Cd ve P varlığı doğrulanmıştır. Fe3O4@PO4@Cd nano-katalizörü, NaBH4 metanolizinde kullanılarak HGR ve TOF değerleri sırasıyla 9506 mL H2/(dk·gkat) ve 25430 mol H2/(molkat·saat) olarak hesaplanmıştır. Fe3O4@PO4@Cd nano-katalizörün yeniden kullanılabilirliğinin, dördüncü döngüden sonra ilk kullanıma kıyasla katalitik aktivitenin yaklaşık %1,50 oranında bir azalma meydana gelmiştir. Geliştirilen özgün nano-katalizörlerin oda sıcaklığında bile üstün verim sağladığını ve dört/beş döngü boyunca yüksek kararlılık gösterdiğini kanıtlamıştır. Fe3O4@Metilselüloz ve Fe3O4@PO4@Cd nano-katalizörleri, pahalı soy metallere (Pt, Pd) alternatif olarak, sürdürülebilir, dayanıklı ve yüksek performanslı bir çözüm sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

In this thesis, economical and high-performance Fe3O4@Methylcellulose and Fe3O4@PO4@Cd magnetic nano-catalysts were synthesized for use in hydrogen production by NaBH4 methanollysis and characterized using advanced characterization techniques (UV-Vis, FTIR, BET, SEM-EDX, TEM, VSM, XPS, XRD). The average particle size, magnetic saturation moment, surface area, indirect and direct band gap energies of the Fe3O4@Methylcellulose nano-catalyst were calculated as 47,30, 28,51 emu/g, 51,17 m2/g, 1,20 and 1,40 eV, respectively. XPS analysis of Fe3O4@Methylcellulose nano-catalyst showed signals confirming strong C–O bonds, Fe–O bonds, and Fe2+ and Fe3+ ions at binding energies of 287,0, 527,8, 712,8, and 724,5 eV, respectively. Hydrogen production rate (HGR) and turnover frequency (TOF) using NaBH4 methanollysis with the Fe3O4@Methylcellulose nano-catalyst were calculated as 9500 mL H2/(min·gcat) and 2765 H2/(molcat·h), respectively. In a reusability study of this nanocatalyst, it was determined that the hydrogen production rate decreased by 13,44% after the fifth cycle compared to the initial use. The average particle size, band gap energy, magnetic saturation moment, and surface area of the Fe3O4@PO4@Cd nano-catalyst were determined to be 8.96 nm, 1,34 eV, 22,02 emu/g, and 138,56 m2/g, respectively. XPS analysis of Fe3O4@PO4@Cd nanocatalyst showed signals confirming strong Fe–O bonds and Fe2+ and Fe3+ ions at binding energies of 529,0, 710,0, and 723,4 eV, respectively. Furthermore, the presence of Cd and P in the Fe3O4@PO4@Cd nano-catalyst structure was confirmed at binding energies of 131,0 (Cd 3d) and 408,0 (P 2p) eV. The Fe3O4@PO4@Cd nano-catalyst was used in NaBH4 methanollysis, and its HGR and TOF values were calculated as 9506 mL H2/(min·gcat) and 25430 mol H2/(molcat·h), respectively. The reusability of this nano-catalyst showed a decrease in catalytic activity of approximately 1,50% after the fourth cycle compared to the initial use. The developed unique nanocatalysts have proven to provide superior efficiency even at room temperature and demonstrate high stability over four/five cycles. Fe3O4@Methylcellulose and Fe3O4@PO4@Cd nano-catalysts offer a sustainable, robust, and high-performance solution as an alternative to expensive noble metals (Pt, Pd).

Benzer Tezler

  1. Tez No

    731330

    Design and prototype application of the autonomous and portable hydrogen generator system supported by sodium borohydride

    Sodyum borohidrit destekli otonom ve taşınabilir hidrojen jeneratör sistemi tasarımı ve prototip uygulaması

    FERİDE CANSU İSKENDEROĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA KAAN BALTACIOĞLU

  2. Tez No

    246847

    The improved hydrogen release of sodium amide-sodium borohydride system with transition metal additions and investigations of new amide-borohydride systems as potential hydrogen storage materials

    Sodyum amid-sodyum borohidrit sisteminin geçiş metalleri ilavesiyle hidrojen verme özelliklerinin geliştirilmesi ve yeni amid-borohidrit sistemlerinin hidrojen depolama malzemeleri olarak incelenmesi

    CEVRİYE KOZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Mühendislik BilimleriKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. MEHMET SUAT SOMER

  3. Tez No

    677975

    Investigation of hydrogen production from sodium borohydride hydrolysis with supported metal catalyst

    Destekleniş metal katalizör ile sodyum borohidrit NaBH4) hidrolizinden hidrojen üretiminin incelenmesi

    TUQA MAJEED HAMEED AL-MSRHAD

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Kimya MühendisliğiAtılım Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YILSER DEVRİM

  4. Tez No

    416411

    Preperation and characterization of carbon supported platinum nanoparticles for methanol oxidation reactions

    Karbon destekli platin katalizörlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve methanol yükseltgenme reaksiyonundaki performansı

    AYSU ÇOKANGIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLSÜN GÖKAĞAÇ ARSLAN

  5. Tez No

    968587

    Ag/Ni destekli BaWO4 sentezi karakterizasyonu ve fotokatalitik uygulamaları: Flumequin antibiyotik giderimi ve bakteriyel inaktivasyon etkinliğinin araştırılması

    Ag/Ni supported BaWO4 synthesis characterization and photocatalytic applications: Investigation of antibiotic removal and bacterial inactivation activity of flumequin

    DUYGU ÖZKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    KimyaMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ İMRAN VAİZOĞULLAR

Geri Dön