Geri Dön

Preparation of carbon supported single Pd, Pt and bimetallic Pd-Pt nanoparticles using supercritical CO2 deposition

Karbon destekli tek metalli Pd, Pt ve iki metalli Pd-Pt nanoparçacıkların süperkritik CO2 depozisyon yöntemiyle hazırlanması

PDF İndir

  1. Tez No: 245408
  2. Yazar: BETÜL CANGÜL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CAN ERKEY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Chemistry, Chemical Engineering, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: süperkritik depozisyon, karbon, nanoparçacıklar, platinyum, paladyum, metal sağlayıcılar, supercritical deposition, carbon, nanoparticles, platinum, palladium, organometallic
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 104

Özet

Yüksek yüzey alanlı karbon destekli metal nanoparçacıklar yaygın olarak çok çeşitli reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılmaktadır. Bu katalizörler arasında karbon destekli tek metalli paladyum (Pd) ve iki metalli paladyum-platinyum (Pd-Pt) katalizörleri sık olarak kimya endüstrisinde hidrojenasyon reaksiyonlarında kullanılmaktadır. Son yıllarda bu tip katalizörlerin hazırlanmasında süperkritik akışkan depozisyon prosesi artan bir ilgi görmektedir. Bu proses metal sağlayıcılarının superkritik akışkan içerisinde çözülmesi ve karbon desteğin bu solusyona maruz kalmasını gerektirmektedir. Metal sağlayıcının destek üzerine adzorbsiyonundan sonra, organonmetalik yapı kimyasal veya ısısal indirgenmeyle metal formuna dönüştürülür.Bu tezde karbon siyahı (Black Pearl 2000 (BP 2000)) destekli tek metalli Pd ve Pt parçacıklarının süperkritik depozisyon yöntemi kullanılarak hazırlanması araştırılmıştır. Bu yöntem ayrıca karbon destekli iki metalli Pd-Pt nanoparçacıklarının da iki farklı alternatif depozisyon metoduyla hazırlanmasında kullanılmıştır. Bu metodlardan ilki, oncelikle Pt/C katalizörünü hazırlama, bunun üzerine Pd metal sağlayıcının adzorbe olmasını sağlama ve metal sağlayıcıyı indirgeme aşamalarından oluşmaktadır. İkinci metod ise hem Pd hem de Pt metal sağlayıcılarının aynı anda karbon üzerine adsorbe olup, yine eş zamanlı indirgenmelerinden oluşmaktadır. Metal sağlayıcılar olarak Paladyum (II) asetilasetonat (Pd(acac)2) ve dimetil siklooktadiyen platinyum (II) (PtMe2COD) kullanılmıştır. Süperkritik depozisyonun önemli bir aşaması olan metal sağlayıcıların destek üzerine adsorpsiyonunu anlayabilmek için Pd(acac)2 ve PtMe2COD'nin deneysel şartlarda; 20 MPa ve 60 santigrat derecedeki adsorpsiyon izotermleri elde edilmiştir. Yine bu sıcaklık ve basınç değerlerinde Pd(acac)2'nin BP 2000 üzerine adsorpsiyon kinetiğini deneysel datayı sadece 5.6% uyma hatası vererek temsil edebilen bir kütle transfer modeli geliştirişmiştir. Bu geliştirilen model sayesinde desteğin tortuozitesi, partikül büyüklüğü ve izoterm sabitlerinin adsorpsiyon kinetiğine olan etkilerini incelemek mümkün olmuştur. Karbon destek üzerine adsorplanan metal sağlayıcıları indirgemek için süperkritik karbon dioksit içerisinde hidrojenle kimyasal indirgenme yapılmıştır. İndirgenme sıcaklığını ve metal yüklemesini arttırmak Pd partikül büyüklüğünü arttırmıştır. Hazırlanan katalizörlerin TEM sonuçlarından Pd'un karbon destek üzerinde büyüklüğü 3-100 nm arasında değişen parçacıklar halinde düzensiz bir biçimde yayılmış olduğu görülürken Pt'un büyüklüğü 2-4 nm arasında olup, destek üzerinde homojen bir dağılım göstermiştir. Karbon destekli iki metalli Pt-Pd katalizörlerinin TEM resimlerinde ise Pd parçacıklarına kıyasla Pt'nin eklenmesi parçacık dağılımının homojenliğini arttırmış ve partikül büyüklüğünü azaltmıştır. EDS sonuçlarından ikimetalli nanoparçacıkların heterojen bir karışım olarak bulunduğu gözlemlenmişir. Buna gore Pt açısından zengin olan Pt-Pd parçacıklarının büyüklüğü 3-5 nm arasında iken, Pd açısından zengin olan parçacıkların büyüklüğü 10 nm'yi bulmaktadır.

Özet (Çeviri)

Metal nanoparticles supported on high surface area carbon substrates are used extensively as catalysts for a wide variety of reactions. Among these catalysts, carbon supported single Pd and bimetallic Pd-Pt catalysts are commonly used for hydrogenation reactions in the fine chemical industry. In order to prepare carbon supported catalysts, the supercritical fluid deposition technique has recently been receiving increased attention. This process involves the dissolution of an organometallic precursor (OM) in a supercritical fluid and the exposure of the carbon support to the solution. After adsorption of the precursor onto the support, the metallic precursor is converted to its metal form by chemical or thermal reduction. Although many studies have been conducted in order to prepare supported single metallic nanoparticles so far; there are very few studies regarding the preparation of supported bimetallic nanoparticles by scCO2 deposition in the literature.In this thesis the preparation of carbon black (Black Pearl 2000) supported single Pd and Pt nanoparticles by supercritical CO2 deposition was investigated. The scCO2 depostion was utilized also for the preparation of carbon supported bimetallic Pt-Pd by introduing two different deposition alternatives consisting of the preparation starting from the formation of carbon supported platinum (Pt/C) followed by deposition of Pd precursor and reduction; and the simultaneous adsorption and subsequent reduction of the precursors. Palladium (II) acetylacetonate (Pd(acac)2) and dimethyl (cyclooctadiene) platinum (II) (PtMe2COD) were utilized as metallic precursors. The adsorption isotherms of Pd(acac)2 and PtMe2COD on BP2000 in scCO2 at the experimental conditions; 20 MPa and 60 degrees centigrate was determined in order to understand the correlation between the concentration of the OMs in the supercritical phase and the uptake amount of the OMs on the substrate at the given experimental conditions. A mass transfer model was found to represent the experimental data on the kinetics of adsorption of Pd(acac)2 onto BP2000 in scCO2 fairly well with a fitting error of 5.6 %. With the help of the model obtained, the effect or process parameters like the tortuosity and particle size of support and isotherm constants on the adsorption kinetics was investigated. In order to reduce the OMs adsorbed on the substrate, chemical reduction with H2 in scCO2 was utilized. Increasing reduction temperature and metal loading caused an increase in Pd particle size. From the TEM image, it was seen that the Pd particles were irregularly distributed and the size range of the particles was 3-100 nm, whereas Pt nanoparticles were homogeneously distributed with a size range of 2-4 nm. From the TEM image of the supported bimetallic Pt-Pd nanoparticles, it was found that addition of Pt increased the homogeneity and reduced the particle size on the support compared to single Pd nanoparticles. From the EDS results, it was seen that there was a heterogeneous mixture of the bimetallic nanoparticles. Pt-rich nanoparticles had diameters of between 3-5 nm, whereas Pd-rich nanoparticles were larger with diameters of around 10 nm.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    216769

    Preparation and characterization of poly(vinylferrocenium)-supported electrocatalysts

    Poli(vinilferrosenyum)-destekli elektrokatalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

    MUTLU SÖNMEZ ÇELEBİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    KimyaHacettepe Üniversitesi

    Kimya Bölümü

    PROF. DR. HALUK ÖZYÖRÜK

    PROF. DR. KADİR PEKMEZ

  2. Tez No

    386996

    Elektrospinning tekniği ve UV ışımasının eşzamanlı olarak uygulanması ile nanofiber membranların uygulanması hazırlanması ve kıymetli metallerin adsorpsiyonunda

    Preparation of nanofiber membranes by the implementation of electrospinning technique and UV radiation simultaneously and application on adsorption of precious metals

    BİHTER ZEYTUNCU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN

    PROF. DR. ONURALP YÜCEL

  3. Tez No

    178122

    Karbon destekli platin ve platin-ikinci metal nano partiküllerin etilen glikol indirgenmesi ile hazırlanması ve tanımlanması

    Preparation and characterization of carbon supported platinum and platinum-second metal nanoparticles from ethylene glycol reduction

    NAZİFE ÇALIŞKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL BOZ

  4. Tez No

    456340

    Carbon aerogel supported pure Pt and bimetallic Pt-Cu nanoparticles by supercritical deposition as electrocatalysts for polymer electrolyte membrane fuel cells

    Polimer elektrolit membranlı yakıt pilleri için elektrokatalizör olarak karbon aerojel destekli saf Pt ve Pt-Cu ikili alaşım nanoparçacıklarının süperkritik depozisyon yöntemi ile hazırlanması ve karakterizasyonu

    ŞANSIM BENGİSU BARIM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimya MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. CAN ERKEY

  5. Tez No

    542604

    Co-Mo/MgO katalizörü ile yüksek verimli karbon nanotüp sentezi

    High efficiency carbon nanotube synthesis with Co-Mo/MgO catalyst

    AYŞEGÜL ÇAĞLA GERÇEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ

Geri Dön