A dft study on interaction between Au, Re and Au-Re surfaces with species involved in wgs reaction
Au, Re ve Au-Re yüzeylerinin wgs reaksiyonunda varolan atom ve moleküller ile etkileşimi üzerine dft çalışması
- Tez No: 325598
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Bu çalışmada; gaz-buhar geçişi (WGS) reaksiyonu reaktanların, ürünlerin vemuhtemel ara ürünlerin Au(111), Re(001) ve Au-Re(001) yüzeyleri üzerindeki adsorpsiyonve koadsorpsiyonları CASTEP ? 'in DFT modülleri kullanılarak atomik ölçekteincelenmiştir. İlk olarak, CO, OH, CO2, H2O, HOCO moleküllerinin ve H atomununAu(111) ve Re(001) yüzeyleri üzerindeki adsorpsiyon enerjileri hesaplanmıştır. Ardından,bu adsorbe edilen moleküllerin serbest ve adsorpsiyon sonrası enerji düzeyleri lokalyoğunluğu (LDOS) profilleri ile Au(111) ve Re(001) yüzeylerindeki adsorpsiyonsitelerindeki metal atomlarının adsorpsiyon öncesi ve sonrası LDOS profilleri analizedilmiştir. Bunlara ek olarak, WGS reaksiyonun Au(111) ve Re(001) yüzeyleri üzerindekiadımlarının analiz edilmesi amacı ile CO ve OH moleküllerinin bu yüzeyler üzerindekikoadsorpsiyonu incelenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, Au-Re/CeO2 katalizörününWGS reaksiyonunda gösterdiği yüksek aktivite ve seçimliliğin nedenlerininbelirlenebilmesi amacı ile Re(001) yüzeyine Au atomları eklenerek Au-Re yüzeyalaşımları oluşturulmuş ve farklı Au konsantrasyonuna sahip Au-Re yüzey alaşımlarıüzerinde CO ve OH moleküllerinin adsorpsiyon ve koadsorpsiyonları incelenmiştir.Sonuçlar; WGS reaksiyonun Au ve Au-Re yüzeyleri üzerinde gerçekleşebileceğini, ancakRe yüzeyinin bu reaksiyon açısından aktif olmadığını göstermiştir. WGS reaksiyonundaağırlıklı olarak görev alan Au aktif siteleri üzerinde OH molekülünün CO molekülünenazaran daha yüksek bağlanma enerjisine sahip olduğu saptanmış ve bu yüksek etkileşiminAu aktif sitelerinin OH tarafından geniş ölçüde zehirlenmesine sebep olabileceğianlaşılmıştır. OH molekülünün Re üzerindeki bağlanma enerjisinin ise Au üzerindekibağlanma enerjisinden daha yüksek olduğu hesaplanmış ve Au yüzeyindeki OHmoleküllerinin Re yüzeyine transfer olması sonucunda Au yüzeyindeki zehirlenmenin dahadüşük seviyede gerçekleşeceği sonucuna varılmıştır. CO ve OH moleküllerinin Au(111),Re(001) ve Au-Re yüzeylerindeki koadsorpsiyonları ışığında WGS reaksiyonun Au siteleriüzerinde gerçekleştiği ve bu moleküller arasındaki yüzey reaksiyonun karboksilmekanizması ile örtüştüğü gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the steps of WGS reaction was investigated through studying theadsorption/co-adsorption of its reactants, products and possible intermediate species onAu(111), Re(001) and Au-Re(001) surfaces at atomic scale via utilizing DFT modules ofCASTEP. Firstly, the adsorption energies of CO, OH, CO2, H2O, HOCO molecules and Hatoms on Au(111) and Re(001) surfaces, LDOS profiles of these adsorbates for their freeand in adsorbed state, and the surface metal atoms on the adsorption sites of Au(111) andRe(001) surfaces for their bare and adsorbed state were analyzed. Additionally, CO-OHco-adsorption on Au(111) and Re(001) surfaces were carried out in order to analyze thereaction steps of WGS reaction on Au(111) and Re(001) surfaces. In the second part of thestudy, Au-Re surface alloys were generated by the addition of Au atoms on Re(001)surface as point defects. The adsorptions/co-adsorptions of CO and OH molecules on Au-Re(001) surface alloys having different Au concentration on Re(001) were carried out inorder to understand the reason of high activity and selectivity of Au-Re/Ceria catalysts.The results revealed that monometallic Au and Au-Re surface alloy are active catalysts,whereas Re is not an active catalyst for WGS reaction. It was found that OH has strongerinteraction with Au surface than that of CO in terms of its high binding energy, and it isinferred that the active sites on Au surface, which dominantly participate in WGS reactionsteps, can be poisoned by OH molecules due to site competition. The results also showedthat the binding energies of OH on Re are higher than that of OH on Au, and it isconcluded that OH molecules can move from Au sites to Re sites, and the active sites onAu surface can be poisoned by OH molecules to a lesser degree. The co-adsorption of COand OH molecules on Au(111), Re(001) and Au-Re surfaces revealed that WGS reactiontakes place on Au sites of monometallic and Au-Re surface alloy, and the surface reactionbetween CO and OH molecules on Au is consistent with the carboxyl mechanism.
Benzer Tezler
- Computational study of ethylene epoxidation
Etilen epoksidasyonunun hesaplamalı çalışması
MURAT OLUŞ ÖZBEK
Doktora
İngilizce
2011
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
PROF. DR. RUTGER A. VAN SANTEN
- Density functional investigation of nano-structures
Nano yapıların yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelenmesi
OLCAY ÜZENGİ AKTÜRK
Doktora
İngilizce
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. MEHMET TOMAK
- Density functional theory investigation on thickness and load dependency of friction force between graphene and Au interfaces
Grafen ve Au arayüzleri arasındaki sürtünme kuvvetinin katman sayısı ve yüke bağlı değişiminin yük yoğunluğu fonksiyoneli teorisi ile incelenmesi
DUYGU GİZEM ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ
- Sentezlenen tek kristal Cu(II) kompleksinin yapı-özellik ilişkilerinin incelenmesi
Investigation of structure-property relations of synthesized single crystal Cu(II) complex
HATİCE ESRA CÖMERT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVUT AVCI
- A computational chemistry study on the interaction between hydrogenated borophene and amino acids
Hidrojenlenmiş borofen ve amino asitler arasındaki etkileşim üzerine hesaplamalı kimya çalışması
YAĞMUR BOZKURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN ELMACI IRMAK