Nanoboyutlu bakır içeren ikili katalizörlerin hazırlanması ve tanımlanması
Preparation and characterization of nanosized bimetallic copper catalysts
- Tez No: 216884
- Danışmanlar: PROF.DR. İSMAİL BOZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Kimya Mühendisliği, Engineering Sciences, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bakır, Katalitik aktivite, Katalizörler, Nanopartiküller, Poliol, Copper, Catalytic activity, Catalysts, Nanoparticles, Polyols
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Genellikle methanol sentezi, methanol dekompozisyonu ve tek kademeli benzene oksidasyonu gibi bazı kontrollü oksidasyon reaksiyonlarında kullanılan metalik bakır esaslı Cu/ZnO toz katalizörleri, etilen glikol kullanılarak poliol yöntemi ile nano boyutlarda sentezlenmiştir. Fenol; fenolik reçinelerde, fiberlerde ve ilaçlarda kullanılan önemli kimyasallardan biridir. Sadece organik sentez açısından de'il aynı zamanda çevreci bir yaklaşımla, fenolün moleküler oksijen kullanılarak tek kademeli olarak sentezlenebilmesi günümüzde yerleşmiş şekilde kullanılan ve aseton gibi de'erli bir yan ürünü de beraberinde getiren üç kademeli kümen prosesi ile karşılaştırıldı'ında çok dikkat çekici bir sentez reaksiyonudur. Bu çalışmada, öncelikli amaç; katalizör sentez reaksiyonu şartlarının toz katalizör numunelerinde parçacık büyüklü'üne etkisini incelemek ve sentezlenen nanokristalin bakır katalizörleri tek kademeli sıvı faz benzen oksidasyon reaksiyonunda test etmektir. Poliol reaksiyonunda; sıcaklık, reaksiyon süresi, CuX2.nH2O, ZnX2.nH2O (X=Cl-, NO3-, CH3CO2-) gibi çeşitli başlangıç tuzlarının kullanılması, sisteme su ilavesi ve su içeren uçucu bileşenlerin uzaklaştırılması gibi reaksiyon parametrelerinin de'iştirilmesi ile parçacık morfolojisinde meydana gelen de'işikliler X-Işınımı Kırınımı (XRD), taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Dinamik Işık Saçınması (DLS) analiz yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Etilen glikolün oksidasyon ürünleri Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR) kullanılarak belirlenmiştir. Koruyucu bir polimer kullanılmadan ortalama kristalit çapı 50 nm'nin altında olan Cu/ZnO tozları elde edilmiştir. Yapılan analizler ile Cu/ZnO tozlarının morfolojisinin ve reaksiyon veriminin reaksiyon sentez şartlarına ba'lı oldu'u bulunmuştur. Çalışmanın ikinci bölümde sentezlenen katalizörler ile 30°C'de hacimce %80'lik asetik asit kullanılarak tek kademeli sıvı faz benzen oksidayonu gerçekleştirilmiştir. Moleküler oksijen ve askorbik asit sırası ile oksidant ve indirgeme ajanı olarak kullanılmışlardır. Yüksek derişimli asetik asit çözeltisinin, destekli bakır katalizörleri ile sıvı faz benzen oksidasyonu için etkin bir ortam oldu'u kabul edilmiştir. Reaksiyon karışımı ve fenol verimleri Gaz Kromotografisi (GC) ve Kütle Spektroskopisi (MS) analizleri ile belirlenmiştir. Literatürde belirtilen destekli katalizörler ile karşılaştırıldı'ında poliol yöntemi ile hazırlanmış Cu/ZnO ikili katalizörlerinin tek kademeli fenol sentezi reaksiyonunda daha etkin oldu'u görülmüştür. Reaksiyon koşullarında en etkin verim Cu(30)/ZnO(70) bileşiminde reflüks altında hazırlanan katalizör için elde edilmi
Özet (Çeviri)
Metallic copper based Cu/ZnO powder catalysts, the typically used for methanol synthesis, methanol decomposition and controlled oxidation reactions like one-step synthesis of phenol through the benzene oxidation have been synthesized in nanosizes using ethylene glycol at various conditions by polyol process. Phenol is one of the most important chemicals for the production of phenolic resin, fiber and medicine. Not only from an organic synthetic point of view but also from a practical greenness point of view, the phenol production via the one-step process using gaseous oxygen is of extreme interest, in spite of the established cumene process which includes a three step scheme and accompanies the production of acetone as a valuable byproduct. In this study, the primary purpose is to investigate the influence of the synthesis conditions on the particle size of the catalyst powders and to test the activities of nanocrystalline copper catalysts for phenol formation in the liquid phase oxidation of benzene. Effects of reaction parameters, such as temperature, extent of reduction, various precursors, i.e., CuX2.nH2O, ZnX2.nH2O (X=Cl-, NO3-, CH3CO2-), the addition of water and the removal of volatile compounds including water, on the morphology of particles were studied by X-Ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Dynamic Light Scattering (DLS). Ethylene glycol oxidation products and intermediates were also identified by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Cu/ZnO powders with an average diameter of as low as 50 nm was obtained with a very low polydispersity in the absence of a protective polymer. The morphology of Cu/ZnO powders and the yield of powders are strongly found to depend on the synthesis conditions. In the second part of this study the liquid-phase oxidation of benzene to phenol using Cu/ZnO was studied at 30°C in an aqueous solvent with 80% acetic acid were studied. Gaseous oxygen and ascorbic acid were utilized as an oxidant and reducing agent, respectively. An aqueous solvent with high acetic acid concentration was confirmed to be an effective medium for benzene oxidation catalyzed by a supported Cu catalyst. The reaction mixture and phenol yield was analyzed by Gas Chromatography (GC) and Mass Spectroscopy. In comparison to the supported catalysts studied in the literature, Cu/ZnO catalysts prepared by polyol process were found to be a more effective catalyst for phenol production.
Benzer Tezler
- Synthesis of copper zinc tin sulfide CZT(S,Se) with solution based method and formation and characterization of CZT(S,Se) thin films for photovoltaic application
Solüsyon yöntemiyle CZTS sentezi ve fotovoltaik devreler için CZTS ince film oluşturma ve film özelliklerini inceleme
RIDVAN ERĞUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÜLKÜ ARICI
- Characteristics of cold sprayed titanium based coatings
Soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemiyle üretilmiş titanyum esaslı kaplamaların karakteristiği
AHMET HİLMİ PAKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
DOÇ. DR. ERDEM ATAR
- Fabrication of nanostructured metal oxide materials and their use in energy and environmental applications
Nanoyapılı metal oksit malzemelerin üretimi ve enerji ve çevre uygulamalarında kullanımı
MEHMET DURMUŞ ÇALIŞIR
Doktora
İngilizce
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Influence of substrate and environmental conditions on nanoscale patterning of graphene via local anodic oxidation
Alttaşın ve çevresel koşulların lokal anodik oksidasyon aracılığıyla grafen üzerine yapılan nano-desenlemeye etkisi
YAREN SEZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR ERGEN
- Simulation of continous polystyrene particle manipulation with dielectrophoresis using comsol
Alternatif akım kutupsal devinim ile sürekli akışta polistren parçacıkların yönlendirilmesinin comsol simulasyonu
YAVUZ GENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON