First-principles investigation of water dissociation mechanisms on mackinawite surfaces in protoplanetary disk environments at 1–3 astronomical units
1–3 astronomik birim protoplaneter disk ortamlarında makinavit yüzeylerinde suyun ayrışma mekanizmalarının ilk prensiplerle incelenmesi
- Tez No: 1022186
- Danışmanlar: PROF. DR. EROL ŞEKER, DOÇ. DR. ALİ CAN KIZILKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Moleküler hidrojenin, Güneş bulutsusunun kimyasal olarak aktif döneminde oluştuğu tahmin edilen miktarı, gaz fazı reaksiyonlarıyla tam olarak açıklanamamaktadır. Bunun temel nedeni, gaz fazında iki hidrojen atomunun birleşmesiyle H2 oluşumunun spin-yasaklı olması ve bu nedenle kinetik olarak yavaş gerçekleşmesidir. Bu nedenle, moleküler hidrojen oluşumunun katı yüzeylerde gerçekleştiği öne sürülmektedir. Demir, Güneş bulutsusunda en bol bulunan metallerden biridir ve erken kimyada rol oynadığı düşünülmektedir. Bu çalışmada, olası demir fazları değerlendirilmiş ve Güneş bulutsusu koşulları altındaki erişilebilirliği temel alınarak FeS fazı seçilmiştir. Makinavit fazının bazal FeS(001) düzlemi modellenmiş ve yüzey reaktivitesini anlamak amacıyla farklı konumlarda kükürt boşlukları incelenmiştir. Önerilen reaksiyon mekanizmasının ilk adımı olan su moleküllerinin yüzeye adsorpsiyonu ve bunu takip eden ayrışma süreci analiz edilmiştir. Farklı konumlarda kükürt boşlukları içeren ve mükemmel bir makinavit FeS(001) bazal düzlemini kapsayan dört farklı yüzey modeli, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) kullanılarak incelenmiştir. Adsorpsiyon enerjileri, aktivasyon bariyerleri, d-band merkezi kaymaları ve Bader yük analizleri hesaplanmıştır. Sonuçlar, kükürt boşluklarının yalnızca varlığının değil, aynı zamanda morfolojisinin de yüzey reaktivitesini belirlemede kritik rol oynadığını göstermektedir. Reaksiyon yalnızca 2.2S yüzeyinde gerçekleşmekte olup, bu yüzeyde aktivasyon bariyeri desorpsiyon enerjisine eşit veya daha düşük hale gelmektedir. Bu durum, adsorplanmış türlerin reaksiyon gerçekleşecek kadar uzun süre yüzeyde kalmasına olanak tanımaktadır. Bu bulgular, FeS yüzey kusurlarının erken Güneş bulutsusu koşullarında suyun ayrışmasına ve yüzey destekli hidrojen oluşumuna katkıda bulunabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The amount of molecular hydrogen estimated to have formed during the chemically active period of the solar nebula cannot be fully explained by gas-phase reactions. This is mainly because H2 formation from the combination of two hydrogen atoms in the gas phase is spin-forbidden, resulting in a kinetically slow reaction. Consequently, it is suggested that molecular hydrogen formation occurs at solid surfaces. Iron is one of the most abundant metals in the solar nebula and is thought to play a role in early chemistry. In this study, the possible iron phases were evaluated, and the FeS phase was selected based on its availability under solar nebula conditions. The basal FeS(001) plane of the mackinawite phase was modeled, and sulfur vacancies at different locations were evaluated to understand surface reactivity. The adsorption of water molecules on the surface and the subsequent dissociation process were analyzed. Four different surface models, including a perfect slab mackinawite FeS(001) basal plane and sulfur vacancies located at different positions, were investigated using Density Functional Theory (DFT). Adsorption energies, activation barriers, d-band center shifts, and Bader charge analysis were computed. The results indicate that sulfur vacancy morphology plays a critical role in determining surface reactivity. Reaction occurs only on the 2.2S surface, where the activation barrier becomes comparable to or lower than the desorption energy, allowing the adsorbed species to remain on the surface long enough. These results suggest that FeS surface defects may contribute to water dissociation and surface-assisted hydrogen formation under early solar nebula conditions.
Benzer Tezler
- Dolgu zeminlere oturan kıyı yapısı temellerinin tasarımında yeni yöntemlerin incelenmesi
Investigation of new methods in the foundation design of coastal structures placed on embankments
RIZA EVREN KILCI
Doktora
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKıyı Bilimleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEYSEL ŞADAN ÖZGÜR KIRCA
- Akışla şekillendirme uygulanmış AA7075 kalite alüminyum alaşımının mekanik ve korozyon özelliklerine retrogresyon ve yeniden yaşlandırma işleminin etkisi
The effect of retrogression and reaging heat treatment on the mechanical and corrosion properties of a flow formed AA7075 aluminum alloy
EDA URAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Çimento ve kimyasal katkı uyumunun işlenebilme, terleme, erket rötre ve ayrışma üzerindeki etkileri
Effects of cement and superplasticizers interaction on workability, bleeding, early shrinkage and segregation of concreters
CENK BAŞEĞMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYL AKMAN
- Sürdürülebilir mimarlık ilkeleri kapsamında binalarda suyun etkin kullanımı
Efficient use of water in terms of the principles of sustainable architecture
EMRE KARABULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖMER ŞÜKRÜ DENİZ
- Biyoreaktör verimlerine akım şartlarının etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of flow conditions on the biological reactor efficiencies
CUMALİ KINACI