Structural factors determining short- and long-term thermal stability limits of bulk and metal-oxide supported ionic liquids with 1-n-butyl-3-methylimidazolium, [BMIM]+, cation
1-bütil-3-metilimidazolyum katyonlu iyonik sıvıların saf halde ve metal-oksit destekler üzerindeki kısa ve uzun dönemli ısıl dayanıklılık limitlerini belirleyen yapısal faktörler
- Tez No: 374449
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALPER UZUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 194
Özet
İyonik sıvılar, 100 °C derecenin altında sıvı fazda, iyonlar halinde bulunan tuzlar olarak tanımlanır. İyonik sıvılar, yapılarındaki anyon/katyon gruplarının değiştirilerek istenilen fiziksel-kimyasal özellikleri sağlayabildikleri için uygulama alanlarında çeşitli avantajlar sağlarlar. İyonik sıvıların farklı metal-oksit destekler üzerindeki ısıl bozunma sıcaklıklarının tespiti, bu sıvıların katalizör sistemlerinde kullanımı ve maksimum uygulanabilir sıcaklıklarının belirlenmesi için çok önemlidir. Bu çalışmadaki amaç, sabit katyona sahip (1-bütil-3-metilimidazolyum) çeşitli anyonlarla oluşturulmuş iyonik sıvıların belirlenen metal-oksit destekler üzerindeki kısa ve uzun dönemli ısıl kararlılıklarının belirlenmesidir. Farklı asitlik değeri taşıyan iyonik sıvıların farklı yüzey yüküne sahip desteklerle nasıl bir etkileşim içerisinde olduğunun bulunması hedeflenmiştir. İyonik sıvılarla kaplanmış metal-oksitlerin ısıl kararlılıkları, termogravimetrik analiz (TGA) yöntemiyle belirlenmiştir. Isıl kararlılığın, iyonik sıvının yapısına bağlı olduğu gözlemlenmiştir. Bu kapsamda, metal-oksit desteklerinin yüzey asitliği ve imidazolyum katyonu üzerindeki C2 protonunun ısıl kararlılığı kontrol eden iki önemli faktör olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda anyon boyutunun da ısıl kararlılık üzerinde rol oynadığı belirlenmiştir. Dokuz iyonik sıvının dört metal-oksit (SiO2, TiO2, γ-Al2O3, MgO) üzerindeki ısıl dayanıklılıkları kullanılarak matematiksel bir model geliştirilmiştir. Bu modelle benzer yapıya sahip iyonik sıvıların farklı yüzey asitliğine sahip metal-oksit destekler üzerindeki ısıl dayanıklılığının tahmin edilebilmesi hedeflenmiştir. Bir sonraki adım olarak ise, dokuz iyonik sıvının isotermal-TGA yöntemiyle γ-Al2O3 üzerindeki uzun dönemli ısıl dayanıklılıklarının belirlenmesi ve bozunma için gerekli olan aktivasyon enerjisinin iyonik sıvının yapısına bağlı olarak nasıl bir değişiklik gösterdiğinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Çalışmalar sonucunda uzun dönemli ısıl dayanıklılıkların kısa dönemli ısıl dayanıklılıklarından en az 60 °C düşük olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmanın sonuçlarına dayanarak, uygulama alanlarında çalışma koşullarına bağlı olarak daha uygun iyonik sıvıların seçilebilmesi öngörülmüştür.
Özet (Çeviri)
Ionic liquids (ILs) are the first choice in many applications such as synthesis, electrochemistry, and especially in catalysis because of their tunable physicochemical properties. In catalysis field, determination of thermal stability limits of metal-oxide supported ILs is crucial for proper choice of ILs at application conditions because determined stability limits of pure ILs are not applicable for these systems. Because, ILs directly interact with metal-oxides and these interactions influence thermal stability of ILs significantly. In the first part of this study, structural factors determining thermal stability of ILs with 1-n-butyl-3-methylimidazolium, [BMIM]+, cation on SiO2, TiO2, γ-Al2O3, and MgO were determined. Results show that thermal stability limits of ILs increase with decreasing inter-ionic interaction strength. Stability limits of ILs linearly increase with increasing acidity of C2 proton on imidazolium ring, controlling inter-ionic interaction strength. Moreover, anion size significantly influences stability limits. Presence of metal-oxide lowers stability limits significantly as surface acidity decreases with increasing point of zero charge (PZC) of metal-oxide. Based on these findings a model was developed as a function of PZC and ν(C2H) to estimate stability limits of [BMIM]+-based metal-oxide-supported ILs. Finally, γ-Al2O3-supported ILs' long-term thermal stabilities were determined by isothermal TGA measurements based on 1 % mass loss after 6 h treatments. Long-term stability limits were lower more than 60 °C from short-term stability limits. Furthermore, activation energy Ea required for decomposition were determined from the results of isothermal treatments. This study was the first step of the studies on catalysts with the IL-coated supported metal complexes.
Benzer Tezler
- Yüksek sanayi bacalarının statik dinamik ve betonarme hesabının bilgisayar destekli tasarımı
Başlık çevirisi yok
VEDAT GÜRGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ HASGÜR
- Bilgisayar yardımıyla süper alaşım malzeme verileri ve tasarım kriterleri kütüphanesi oluşturulması
Başlık çevirisi yok
M.ÇAĞLAYAN TAŞÇIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET DEMİRKOL
- Kalkınma ajanslarının performans ölçümünün dengelenmiş skor kart yöntemi ile ölçümlenmesi Fırat Kalkınma Ajansı örneği
Measuring the performance of development agencies with the balanced scorecard method Firat Development Agency example
ELİF İREHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİYE AHU GÜLÜMSER
- Gıda endüstrisi kaynaklı koku emisyonlarının kontrol stratejilerinin geliştirilmesi
Development of control strategies for food industry sourced odor emissions
İLKER AKMIRZA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR ALP
- Yeni bir inşaat malzemesi olarak geotekstiller
Geotextiles as a new construction material
Y.OKAN CİNDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGeoteknik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİ ÜLKER