Doğrudan ısıtma sentez yönteminin yüksek silika içeren zeolitlerin kaplamalarının hazırlanmasında kullanılması
Utilizing the substrate heating method in the preparation of coatings of high silica zeolites
- Tez No: 166598
- Danışmanlar: DOÇ.DR. MELKON TATLIER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Doğrudan Isıtma Sentez Yönteminin Yüksek Silika İçeren Zeolitlerin Kaplamalannm Hazırlanmasında Kullanılması ÖZET Zeolit kaplamaları adsorpsiyon, kataliz, iyon değişimi gibi farklı alanlarda kullanılabilmektedirler. Farklı sentez yöntemleri kullanıldığında farklı özelliklere sahip zeolit kaplamaları elde edilebilmektedir. Kullanılan yöntem, elde edilen zeolitin tabaka kalınlığım ve homojenliğini etkilemektedir. Geleneksel sentez yöntemleriyle elde edilen kaplamaların kaliteleri her zaman istenen seviyede olmayabilmektedir. Ayrıca, zeolitlerin kendi doğalarından kaynaklanan metastabil davrammlan nedeniyle sentezin ilerleyen aşamalarında daha kararlı yapılara dönüşme eğilimleri söz konusu olmaktadır. Bu tür bir davranım özellikle yüksek miktarda alüminyum içeren sentezlerde kaplamanın kalınlaştınlmasını oldukça güçleştirmektedir. Bu sorun, tabaka kalınlığını belirleyen parametrelere ilave olarak, kontrol edilebilmesi mümkün olan başka bir parametrenin eklenmesiyle aşılabilir. Bu ilave edilen parametre, istenildiği ölçüde ayarlanabilecek“kaplama yüzeyi sıcaklığı”dır. Kaplanacak yüzey sıcaklığının çözelti sıcaklığından daha yüksek tutulduğu ve ayrı olarak ayarlanabildiği bu yöntem“doğrudan ısıtma yöntemi”olarak adlandırılmaktadır. Bu yöntem, geleneksel yöntemlerle elde edilen kaplamalara kıyasla metal yüzeyler üzerinde elde edilen zeolit kaplamaların çok daha fazla kalınlaşmasını sağlamaktadır. Doğrudan ısıtma yönteminde, reaksiyon çözeltisi düşük sıcaklıkta tutulurken, metal plaka doğrudan ısıtılmaktadır. Bu durumda, metastabil zeolitlerin faz dönüşümleri reaksiyon çözeltisinin miktarına bağlı olarak çok uzun bir süre için geciktirilebilmektedir. Düşük Si/Al oranına sahip A, HS ve X gibi Si/Al zeolitler düşük sıcaklıklarda (<100°C) elde edilebilirken, yüksek Si/Al oranına sahip ZSM-5 ve Beta gibi zeolitlerin sentezlenmelerinde 100°C'den oldukça yüksek sıcaklıklar gerekmektedir. Bu nedenle bu sentezler için otoklav kullanımı gerekmektedir. Doğrudan ısıtma yöntemi bugüne kadar A, HS, ve P tipindeki düşük silika içeren zeolitler için uygulama alam bulmuştur. Önceki çalışmaların ışığında aynı yöntemin bu kez vıyüksek silikalı zeolitler (örneğin ZSM-5 ve silikalit-1) için uygulanabilirliğinin araştınlması bu çalışmanın konusunu teşkil etmektedir. Böylece bu tür zeolitlerin kaplamalarının geleneksel yöntemlerle hazırlanan kaplamalardan farklı özelliklerde elde edilmesi ve bunların sentezinde daha pratik (sentez çözeltisini 100°C'ın altında tutabilme ve daha kalın kaplamaları daha kısa sürede hazırlayabilme) bir yolun bulunması hedeflenmiştir. Bu çalışmada, doğrudan ısıtma yöntemiyle ZSM-5 zeoliti kaplamalarının hazırlanabilmesi için sentez deneyleri gerçekleştirilmiştir. Daha önceki çalışmalarda kullanılanlara kıyasla daha yüksek metal plaka sıcaklıklarına ulaşabilecek ve buharlaşma sonucu çözelti kaybı yaşanmayacak bir reaksiyon sistemi kurulmuştur. Sentez çözeltisi ise nispeten daha düşük sıcaklıklarda (<100°C) tutulmuştur. Sentez deneyleri berrak bir çözelti ve değişik sentez koşullan kullanılarak yürütülmüştür. Yapılan deneyler sonucunda, sürekli ve homojen ZSM-5 kaplamalarının doğrudan ısıtma yöntemi ile hazırlanabileceği gösterilmiştir. Ayrıca, kaplamaların kalınlığının ve kristal morfolojisinin sentez parametreleri değiştirilerek kontrol edilebileceği de anlaşılmıştır. vıı
Özet (Çeviri)
Utilizing the Substrate Heating Method in the Preparation of Coatings of High Silica Zeolites SUMMARY Zeolite coatings may be used in different applications related to adsorption, catalysis, ion-exchange, etc. The use of different synthesis procedures may lead to coatings of different characteristics. Variations may occur especially in the thickness and homogeneity of the zeolite coatings. In many systems, conventional direct synthesis remains insufficient to produce zeolite coatings of desired quality. Zeolites are metastable in nature and tend to transform into more stable phases as time proceeds. This presents a serious difficulty, especially in aluminum containing systems, in obtaining relatively thick zeolite coatings. This problem may be overcome by using the substrate heating method, which allows a higher degree of control over the process of zeolite synthesis by adding one more parameter to the synthesis of zeolite coatings, that is the temperature of the substrate. By using this method, coatings thicker than those that can be obtained by using conventional methods may be prepared. In this direct synthesis method, the substrate is heated directly while the reaction mixture is kept at a lower temperature. By applying a temperature difference between the reaction mixture and substrate, the reaction in the bulk is suppressed while that on the substrate is promoted. In this manner, the phase transformations of metastable zeolites can be delayed for extremely long periods of time, depending on the volume of the reaction mixture. Zeolites with lower Si/Al ratios, e.g., A, HS and X can be obtained at relatively lower temperatures (<100°C) while those with higher Si/Al zeolites, e.g., ZSM-5 and Beta are generally prepared at temperatures quite higher than 100°C. Autoclaves should generally be utilized to synthesize the latter zeolites as well as their coatings. Up to now, only the coatings of zeolites that can be obtained at realtively lower temperatures, e.g., A, HS and P type zeolites have been prepared by using the substrate heating method. Investigating the possibility of using this method in the synthesis of high silica zeolites may be beneficial for both making the preparation of the coatings of these zeolites more practical ( by keeping the synthesis solution at temperatures lower than 100°C and obtaining thicker coatings in shorter time ) and vinfor obtaining zeolite coatings having properties possibly different than those prepared by conventional synthesis methods. In this study, synthesis experiments were performed to prepare zeolite ZSM-5 coatings by using the substrate heating method. A reaction system, suitable to be operated at metal substrate temperatures relatively higher than those used before and from which evaporation of the synthesis solution could be prevented, was constructed. The reaction mixture was kept at a relatively low temperature below 100°C. Syntheses were carried out by using a clear solution under different synthesis conditions. As a result of the experiments performed, it was demonstrated that continuous and homogeneous ZSM-5 coatings could be prepared by using the substrate heating method. It was also shown that the thickness of the coatings as well as the crystal morphology could be manipulated by adjusting the synthesis parameters. IX
Benzer Tezler
- Solid-state synthesis of Li4SiO4 using different kind steel slags as SiO2 source
SiO2 kaynağı olarak farklı türde çelik curufları kullanarak Li4SiO4'ün katı hâl sentezi
FATİH KUTAY METE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Design and production of biomass-derived anode active materials for lithium ion batteries
Lityum iyon bataryalar için organik atıklardan anot aktif malzeme tasarımı ve üretimi
İPEK TUNÇ
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Preparation of stable zeolite coatings for use in adsorption heat pumps
Adsorpsiyon ısı pompalarında kullanılabilecek stabil zeolit kaplamaların hazırlanması
AYLİN ATAKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELKON TATLIER
- Synthesis of zeolite A coatings
Zeolit A kaplamalarının sentezi
ARZU BAYRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ERDEM
- Preparation and characterization of paraffin and polyethylene glycol based phase change materials for white good applications
Beyaz eşya uygulamaları için parafin ve poliethilen glikol bazlı faz değiştiren malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
NİLÜFER ERTUNÇAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
DR. YUSUF YUSUFOĞLU