Application of density functional theory to propylene to propylene oxide catalytic reaction
Yoğunluk fonksiyoneli teorisinin propilenden propilen oksit katalitik tepkimesine uygulaması
- Tez No: 304982
- Danışmanlar: PROF. DR. IŞIK ÖNAL, YRD. DOÇ. DR. MEHMET FERDİ FELLAH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Günümüzdeki propilen oksit üretimi maliyeti yüksek ve çevreye zararlı proseslere dayalıdır. Bu proseslerin yerine geçebilmesi için heterojen yüzey üzerinde doğrudan propilen epoksidasyonunun sağlanması istenmektedir. Bu nihai hedefi düşünerek, Cu2O(001) ve RuO2(110) yüzeyleri üzerinde propilen epoksidaysonu incelenmiştir. Propilen oksit oluşumu ile sonuçlanan farklı reaksiyon mekanizma basamaklarının elemanları, bu katalitik modeller üzerinde Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi (YFT) hesaplamaları kullanılarak Vienna Ab initio Simulasyon Paketi (VASP) ile analiz edilmiştir. Aktivasyon bariyeri analizi için CI-NEB metodu kullanılmıştır. Propilen oksit oluşumunun yanısıra, allil radikali, akrolein, aseton ve propiyonaldehit gibi yan ürünlerin oluşumları da yüzeylerin aktifliğini karşılaştırabilmek amacı ile incelenmiştir.Yüzeyler üzerinde propilen oksit oluşumunu sağlayan, `yüzey ara ürünü tipli mekanizma' ve `direk mekanizma' olarak adlandırılan iki farklı mekanizma bulunmuştur. Üst yüzeyi oksijen ile kaplı olan Cu2O(001) yüzeyi, her iki mekanizma tipi için de propilen oksit oluşumu için etkisiz olarak bulunmuştur. Propilen oksit yerine, akrolein oluşumu ile sonlanan alil radikali oluşumunu tercih etmektedir.Her iki mekanizma, RuO2(110) yüzeyine ait, `RuO2(110)' ve `RuO2-O?' yüzeyi olarak adlandırılan, iki farklı tip yüzey üzerinde incelenmiştir, bunlardan ikincisi oksijen içeren reaksiyon ortamını düşünerek modellenmiştir. Yüzey ara ürünü tipli mekanizmanın, RuO2(110) yüzeyi üzerinde oluşabilecek ürünler üzerinde bloke edici etkiye sahip olduğu bulunmuştur. RuO2(110) yüzeyi ile karşılaştırılınca, mekanizmaların her ikisinin de RuO2-O? yüzeyi üzerinde tercih edilen mekanizmalar olduğu açığa çıkmıştır. Aktif olan O? türü, bu çalışmada yer alan katalitik yüzeyler üzerindeki oksijenler arasında en yüksek elektrofilik özelliğe sahiptir.
Özet (Çeviri)
Current propylene oxide production highly relies on costly and environmentally disadvantageous processes. Direct propylene epoxidation on heterogeneous surface is desired to replace these processes. With this ultimate goal in mind, propylene epoxidation has been investigated on Cu2O(001) and RuO2(110) surfaces. Different elementary steps of the reaction mechanism that result in propylene oxide formation are analyzed on these catalytic models by using Density Functional Theory (DFT) calculations via Vienna Ab initio Simulation Package (VASP). CI-NEB method is utilized for the activation barrier analysis. Beside propylene oxide, formations of side products, such as allyl radical, acrolein, acetone and propionaldehyde, are also examined in order compare the activity of the surfaces.Two different mechanisms that lead to propylene oxide are distinguished on the surfaces, namely `surface intermediate type mechanism? and `direct mechanism?. For both of the mechanisms, Cu2O(001) surface, which is covered with oxygen, is found to be ineffective for formation of propylene oxide. Rather than propylene oxide, allyl radical which finally results in acrolein is favored over this surface.Both type of mechanisms are investigated on two different type of RuO2(110) surfaces, namely `RuO2(110) surface? and `RuO2-O? surface?, the latter is modeled by the consideration of oxygenated reaction medium. Surface intermediate type mechanism is found to result in a blocking effect for formation of any of the products on RuO2(110) surface. Unlike RuO2(110) surface, both mechanisms are favored for propylene oxide formation on RuO2-O? surface as a result of the higher activity of O? species which is also found to be the most electrophilic oxygen species in this study.
Benzer Tezler
- BeO'nun çinko sülfür ve wurtzite fazlarının yapısal, elektronik ve titreşim özelliklerinin incelenmesi
Structural, electronic and phonon properties of zinc-blende and wurtzite BeO
AKİF SÜTLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Bölümü
YRD. DOÇ. DR. SITKI DUMAN
- Geçiş metali karbürlerinin yapısal, elektronik ve titreşim özelliklerinin yoğunluk fonksiyon teorisi ile incelenmesi
Investigation of structural, electronic and dynamical properties of transition metal carbides using the density functional theory
BATTAL GAZİ YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN MURAT TÜTÜNCÜ
- Geçiş metali nitritlerinin (NbN, TaN, TiN, VN ve ZrN) yapısal ve elastik özelliklerinin yoğunluk fonksiyon teorisi ile incelenmesi
Investigation of structural and elastic properties of transition metal nitrides (NbN, TaN, TiN, VN ve ZrN) using the density functional theory
GAZİ KEPENEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SADIK BAĞCI
- Vanadyum karbür kristalinin titreşim ve süperiletkenlik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of vibration and superconductivity properties of vanadium carbide crystal
MEHMET KURU
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN MURAT TÜTÜNCÜ
- TiN kristalinin yapısal, elektronik ve dinamik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural, electronic and dynamical properties of TiN
MEHMET HAKAN KOTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SADIK BAĞCI