Selective photocatalytic oxidation of aromatic alcohols with titanium dioxide
Aromatik alkollerin titanyum dioksit katalizörleriyle seçici fotooksidasyonları
- Tez No: 266530
- Danışmanlar: PROF. DR. LEONARDO PALMİSANO, YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN BERBER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Anadolu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 189
Özet
Laboratuvar sentezi (HP) TiO2 katalizörleri için sol-jel yöntemi kullanılmıştır. Bu katalizörler XRD, SEM ve BET yöntemleriyle karakterize edilmiş ve kesikli fotoreaktörde ve sulu ortamda, 4-metoksibenzil alkolün seçici olarak 4-metoksibenzaldehide oksidasyonu için kullanılmıştır. Daha sonra en seçici katalizörün kullanılmasıyla, bu substitüye grupların tepkime hızı ve seçiciliğe etkisini incelemek amacıyla, 4-substitüye aromatik alkoller aldehitlerine yükseltgenmişlerdir. Ticari TiO2 katalizörler de kıyaslama amaçlı kullanılmıştır. HP TiO2 katalizörleri ticari katalizörlerden 3-8 kat daha fazla seçicilik göstermişlerdir. Hammett bağıntısı, aldehide seçici oksidasyonun kinetik sabiti ile sübstitüye grubun etkisinin oldukça uyumlu olduğunu göstermiştir. Ayrıca, bu tepkime için HP TiO2 ile kaplanmış Pyrex boncuk içeren sürekli silindirik sabit yataklı bir fotoreaktör geliştirilmiştir. Fotoaktivite sonuçlarının modellenmesinde Langmuir-Hinshelwood yaklaşımı başarılı bir şekilde uygulanmış ve model parametreleri belirlenmiştir.Seçicilik artışı alifatik alkollerle geliştirilmiştir; küçük miktarlarda bir alifatik alkolün ilave edilmesiyle toplam reaksiyon hızı düşmüş, ancak aldehit oluşumu seçiciliği 1,5 kata kadar artmıştır. Bant aralığı, temel hal bandı ve iletkenlik bandı değerleri tüm katalizörler için benzerdir. ATR-FTIR analizlerinden HP ve Degussa P25 TiO2 yüzeylerinin oldukça farklı hidrofilisiteye sahip oldukları ve benzil alkol oksidasyonundan oluşan türlere karşı farklı adsorpsiyon yatkınlığı gösterdikleri anlaşılmıştır.Son olarak, bu çalışma aynı reaksiyon koşullarında katalizör yüzeyine fotoadsorbe olabilen substrat miktarını belirleyebilen bir kantitatif metod sunmuştur. Bu metod Degussa P25 varlığında fenol oksidasyonuna ve bir HP katalizörü varlığında benzil alkol oksidasyonuna uygulanmıştır. Substrat derişimi, katalizör miktarı ve ışın şiddetinin fotoadsorpsiyona etkisi Langmuir, Freundlich ve Redlich-Peterson izotermleri ile geliştirilmiştir. Kinetik modelin tüm parametreleri, birim miktar katalizöre absorbe olan foton şiddetinin artışına paralel olarak bağımlıdır.
Özet (Çeviri)
Home-prepared (HP) TiO2 catalysts were prepared by sol-gel process and characterized by using XRD, SEM and BET methods. They were used in a batch photoreactor for performing the selective oxidation of 4-methoxybenzyl alcohol to 4-methoxybenzaldehyde in water. Then by using the most selective photocatalyst, 4-substitute aromatic alcohols were oxidised to corresponding aldehydes in order to investigate the influence of the substituent group on the reaction rate and selectivity. Commercial TiO2 catalysts were also used for comparison. HP TiO2 catalysts showed selectivity 3-8 times higher than commercial catalysts. The Hammett relationship well describes the influence of substituent group on the kinetic constant of partial oxidation to aldehydes. Moreover a continuous annular fixed bed photoreactor containing Pyrex beads covered by HP TiO2 was investigated for the same reaction. The Langmuir-Hinshelwood approach was satisfactorily applied for modelling the photoreactivity results and the values of all the model parameters were determined.Selectivity enhancement by aliphatic alcohols was investigated; the addition of an aliphatic alcohol in small amounts decreased the overall oxidation rate but enhanced the selectivity for aldehyde formation up to 1.5 times. The values of band gap, valence band and conduction band edges are similar for all the samples. The ATR-FTIR investigation indicates that HP and Degussa P25 TiO2 surfaces show a very dissimilar hydrophilicity and different ability for adsorbing the organic compounds deriving from benzyl alcohol oxidation.Finally, this thesis presents a quantitative method which enables to determine the amount of substrate photoadsorbed onto the catalyst surface in the same reaction conditions. The method is applied to oxidation of phenol in the presence of Degussa P25 and oxidation of benzyl alcohol in the presence of a HP catalyst. The influence of substrate concentration, catalyst amount and irradiation power on photoadsorption is investigated by using Langmuir, Freundlich, and Redlich-Peterson isotherms. All the parameters of kinetic model are favorably affected by an increase of the photon flow absorbed per unit mass of catalyst.
Benzer Tezler
- Kinolin sübstitüe ftalosiyaninlerin sentezi, optik ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and examination of optical and electrochemical properties of quinoline-substituted phthalocyanines
FUAT DAHİL
- Nanotüp yapılı TiO2'ler ile gliserol ve 3-piridinmetanolün seçici fotokatalitik yükseltgenmesi
Selective photocatalytic oxidation of glycerol and 3-pyridinemethanol by nanotube structured TiO2
GOFUR KHAMIDOV
- Pt katkılı tio2 katalizörler ile sulu ortamda UV UV-görünür ve görünür bölgede fotokatalitik vitamin B3 sentezi
Photocatalytic synthesis of vitamin b3 under uv, uv-vis and visible irradiations in water by PT loaded tio2 catalysts
ŞADİYE ÖZGE YANAR
- Benzil alkolün bazı metal oksit katalizörler varlığında fotokatalitik seçimli oksidasyonunun incelenmesi
Investigation of the photocatalytic selective oxidation of benzyl alcohol with some metal oxide catalysts
EDA SINIRTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLİN SELDA POZAN SOYLU
- Photocatalytic oxidation of humic acid in heterogeneous aqueous systems: A comparative investigation between montmorillonite and kaolinite
Heterojen su sistemlerinde humik asitin fotokatalitik oksidasyonu: Montmorillonit ve kaolinitin karşılaştırmalı olarak incelenmesi
SİBEL ŞEN KAVURMACI
Doktora
İngilizce
2013
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. FATMA MİRAY BEKBÖLET