Gümüş kobalt seryum karışık oksit katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve düşük sıcaklıkta seçici karbon monoksit oksidasyonunun reaksiyon mekanizmasının incelenmesi
The synthesis and characterization of the silver cobalt ceria composite oxide catalysts and the investigation of the reaction mechanism of the low temperature selective carbon monoxide oxidation
- Tez No: 201008
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇİĞDEM GÜLDÜR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 253
Özet
Bu çalışmada gümüş kobalt seryum karışık oksit katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve düşük sıcaklıkta seçici CO oksidasyonunun kinetiği çalışılmıştır. Katalizörler birlikte çöktürme yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen katalizörler ile karakterizasyon, aktivite, seçicilik ve mekanizma çalışmaları gerçekleştirilmiştir. X-Işını analizleri 200°C' de kalsine olan katalizörlerin amorf faz yapısına sahip olduğunu, 450°C' de kalsine olan katalizörlerin kristal faz yapısına sahip olduğunu göstermiştir. X-Işını fotoelektron spektroskopisinden 200°C' de kalsine olan katalizörlerde gümüşün +1, kobaltın +3 ve seryumun +4 oksidasyon haline sahip oldukları belirlenmiştir. En yüksek yüzey alanını kobaltoksit içeren katalizörler vermiştir. Kalsinasyon sıcaklığının yükselmesi ile yüzey alanları düşmüştür. N2 fizisorpsiyon ölçümleri, katalizörlerin mezogözeneklere sahip olduklarını ve katalizörlerin gözenek hacimlerinin yapıdaki kobaltoksite bağlı olarak arttığını göstermiştir. Sıcaklıkla programlı indirgeme (TPR-H2) çalışmalarından katalizörlerin genel olarak 100°C' den sonra indirgenmeye başladığı, seryumoksitin katalizörlerin indirgenme oranını ve indirgenme sıcaklığını düşürdüğü belirlenmiştir. Sıcaklıkla programlı desorpsiyon (TPD-CO) çalışmalarında, karışık metaloksit katalizörlerde, CO' in adsorpsiyonu sonucu oluşan karbonatlı bileşiklere ait desorpsiyon pikleri elde edilmiştir. Sıcaklıkla programlı oksidasyon (TPD-O2) çalışmalarında tek oksit katalizörlerde tek indirgenme piki elde edilirken karışık metaloksit katalizörlerde birden fazla desorpsiyon piki elde edilmiştir. Düşük sıcaklık CO oksidasyonu çalışmalarında katalizörlerin aktivitelerinin kalsinasyon sıcaklığının artması ile düştüğü belirlenmiştir. 200°C' de kalsine olmuş 50/50 Ag2O/Co3O4 ve 50/50 Ag2O/CeO2 katalizörleri en iyi aktiviteyi göstermiştir. Seçici CO oksidasyonu çalışmasında en iyi aktiviteyi 200°C' de kalsine olmuş 50/50 Ag2O/Co3O4 katalizörü verirken en iyi seçiciliği 200°C' de kalsine olmuş 50/50 Co3O4/CeO2 katalizörü vermiştir. Deaktivasyon çalışmaları, 200°C' de kalsine olmuş 50/50 Ag2O/Co3O4 ve 50/50 Co3O4/CeO2 katalizörlerinin aktivite ve seçiciliklerini kaybetmediklerini göstermiştir. FTIR adsorpsiyon çalışmalarında 3 gaz karışımında adsorpsiyon çalışmaları yürütülmüştür. Her üç çalışmada yüzeyde karbonat türlerine ve gaz fazı CO2' e ait adsorpsiyon bandları oluşmuştur. CO?Ag+ ve CO?Co+3 adsorpsiyon bandları elde edilmiştir. Oluşan karbonatlı bileşiklerin geri dönüşümlü oldukları belirlenmiştir. CO oksidasyon reaksiyonunda lattis oksijenin kullanıldığı ve oluşan CO2 yüzeye karbonatlı bileşikler oluşturacak şekilde bağlandığı belirlenmiştir. Ortamda H2 bulunduğu zaman OH- gruplarının oluştuğu belirlenmiştir. CO oksidasyonu reaksiyonunun karışık metaloksit katalizörlerin ara yüzeyinde yarışmayan (noncompetitive) Langmuir- Hinselwood mekanizması ile gerçekleştiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study the silver cobalt ceria composite oxide catalysts were synthesized and characterized, and the kinetics of the low temperature CO oxidation were investigated. All catalysts were prepared by the co-precipitation method. The characterization, activity, selectivity and mechanism studies were done. X-Ray analysis showed that the mixed metaloxide catalysts which were calcined at 200°C showed amorphous phase structure and the crystal phase were obtained after calcination at 450°C. X-Ray photoelectron spectroscopy studies revealed that the oxidation state of the Ag, Co and Ce atoms on the surface are +1, +3 and +4 respectively for the catalysts which were calcined at 200°C. Catalysts composed of cobaltoxide gave the highest surface area results. The surface areas of the catalysts were decreased with increasing calcination temperature. All catalysts gave the average pore diameter in the mesopore range. The cobaltoxide phase in the catalysts structure caused an increase in the pore volume and average pore diameter. Temperature programmed reduction (TPRH2) studies showed that all of the catalysts were reduced after 100°C, ceriumoxide decreased the reduction ratio of the catalysts and shifted the reduction temperatures to the lower temperatures. Temperature programmed desorption studies (TPD-CO) showed that the desorption peaks which were due to the carbonates that was formed by the reaction of CO with the lattis oxygen. The pure oxide catalysts gave the one desorption peak and mixed metaloxide catalysts gave the more than one desorption peak at the temperature programmed oxidation (TPD-O2) studies. The low temperature CO oxidation activities of the catalysts decreased with increasing calcination temperature. The 50/50 Ag2O/Co3O4 and 50/50 Ag2O/CeO2 catalysts which were calcined at 200°C were found the most active catalysts for the low temperature CO oxidation. The 50/50 Ag2O/Co3O4 catalyst which was calcined at 200°C gave the best activity and 50/50 Co3O4/CeO2 catalyst c which was calcined at 200°C gave the best selectivity for the low temperature selective CO oxidation reaction. Deactivation studies showed that the 50/50 Ag2O/Co3O4 and 50/50 Co3O4/CeO2 catalysts which were calcined at 200°C did not loose their activity and selectivity for the low temperature selective CO oxidation. The three different adsorption gas mixtures were used at the FTIR adsorption studies. The surface carbonate species, CO2 (gas phase), CO?Ag+, CO?Co3+ adsorption bands were obtained. There was obtained that the lattis oxygen were used at the CO oxidation and the product CO2 adsorbed on the surface as in the carbonate forms. The OHadsorption bands were obtained when the adsorption gas mixture included H2. It is concluded that the CO oxidation reaction was occurred with the noncompetitive Langmuir_Hinselwood reaction mechanism at the interface of the mixed metaloxide catalysts.
Benzer Tezler
- Gümüş-kobalt bazlı katalizörlerin sol-jel yöntemiyle sentezi
Synthesis of silver-cobalt based catalysts with sol-gel method
SABA BUKET YÜCEER
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÇİĞDEM GÜLDÜR
- Hidrojence zengin yakıt üretiminde su gazı reaksiyonu için katalizör geliştirilmesi
Catalyst development for water gas shift reaction in hydrogen rich fuel production
UĞUR YÜCEBIYIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÇİĞDEM GÜLDÜR
- Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems
Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi
MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- Thermal oxidation of titanium-based cold spray coatings for biological and wear-related applications
Biyolojik ve aşınmaya yönelik uygulamalar için soğuk dinamik gaz püskürtme tekniği ile üretilmiş titanyum bazlı kaplamaların termal oksidasyonu
DOĞUKAN ÇETİNER
Doktora
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
PROF. DR. ERDEM ATAR