Preparation, characterization, and investigation of H2 storage capacities of prussian blue analogues
Prusya mavisi benzeri yapıların hazırlanması, karakterizasyonu ve hidrojen depolama kapasitelerinin araştırılması
- Tez No: 395457
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. FERDİ KARADAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Hidrojen depolama hidrojenin enerji kaynağı olarak gerekli uygulamalarda kullanılabilmesi için kritik bir basamak. Bu yüzden verimli ve kullanışlı alternatif depolama yöntemlerinin geliştirilmesi ilgi gören bir araştırma konusu. Hidrojenin depolandığı ortam güvenli olmanın yanı sıra depolama ve kullanma sırasında maksimum enerji tasarrufu sağlamalı. Birçok değerlendirilmiş yöntem içerisinde gözenekli yapılar hidrojen depolama için iyi bir aday olarak görülüyor. Geçiş metallerinin [Fe(CN)6]3-ve [Fe(CN)5NO]3-gibi yapıtaşları ile tepkimeleri sonucu sentezlenen gözenekli Prusya Mavisi benzeri yapılar yüksek sıcaklık veya basınç gibi zor şartlara dayanıklı oldukları, kolay hazırlandıkları ve çok amaçlı oldukları için bunların hidrojen depolamaları ile ilgili birçok araştırma yapıldı. Bu tez çalışmasında, yapıdaki gözenekleri ve gözeneklerde fonksiyonel polar grupları arttırmak amacıyla önceden çalışılmış yapıtaşlarındaki siyanürün başka bir grupla değitirilerek, M3[Fe(CN)5NH3]2 ve M3[Fe(CN)5pz]2 tipi beş farklı Prusya mavisi benzeri yapının sentezine odaklanıldı. Metalin Cu2+, Ni2+ veya Co2+ olduğu, Prusya Mavisi benzeri yapılar sentezlendi ve ATR, XRD, TGA spektroskopileri ile karakterizasyonları yapıldı. Yapının iç tarafındaki metale(Fe2+) bağlı ligandların ve dış taraftaki metalin çeşidinin IR spektroskopi sonuçlarına etkisi tartışıldı. Cu3[Fe(CN)5NH3]2 , Ni3[Fe(CN)5NH3]2 ve Co3[Fe(CN)5NH3]2 bileşiklerinde Prusya Mavisi benzeri yapılarda genelde görülen Fm3m tipi yapı gözlemlendi. Cu3[Fe(CN)5pz]2 bileşiğinde Fm3m tipi yapıyı işaret eden dört kırılma açısı gözlemlenirken Ni3[Fe(CN)5pz]2 bileşiği Fm3m tipi yapıyı gösteren ama daha zayıf bir kırılma paterni gösterdi. Ölçümlerde sıcaklık değiştirilerek malzemelerin sıcaklığa dayanıklıkları ve bazı iskelet değişiklikleri gözlemlendi. Sıcaklığa bağlı yapı değişiklikleri de XRD, FTIR ve TGA spektroskopi sonuçları kullanılarak tartışıldı. Yapıların iki farklı sıcaklıkta nitrojen ve hidrojen gazlarını yüzeylerinde tutma kapasiteleri araştırıldı. Beş yeni Prusya mavisi benzeri yapının yüzey alanları ve hidrojen tutma kapasiteleri çalışıldı. 95°C sıcaklıkta vakumlanan örnekler arasında Co3[Fe(CN)5NH3]2 bileşiği en yüksek yüzey alanına(243.2 m2/g) Ni3[Fe(CN)5NH3]2 bileşiği ise en iyi hydrogen tutma kapasitesine(1.79 wt % H2)sahipti. Cu3[Fe(CN)5pz]2 ve Ni3[Fe(CN)5pz]2 örnekleri için hidrojen tutma kapasitesinin olmadığı gözlemlendi.
Özet (Çeviri)
A convenient and efficient hydrogen storage system is a research challenge since hydrogen storage is one of the most critical steps in hydrogen economy. The media where hydrogen molecule is stored is important not only because of safety but also to generate maximum energy and consume minimum energy during the adsorption-desorption process. Porous coordination polymers have been considered as convenient hydrogen sorbents among other hydrogen storage systems due to their structural properties. Research in this field focused also on porous Prussian Blue Analogues incorporating [Fe(CN)6]3-and [Fe(CN)5NO]3- building blocks due to their robustness at extreme conditions (e.g. high temperature and high pressure), easy preparation, and versatilities. The project discussed herein focuses on the preparation of five new Prussian Blue analogues incorporating [Fe(CN)5NH3]3-and [Fe(CN)5pyrazine]3-building blocks. It is aimed to improve the porosity and increase the number of polar functional groups on the pore surfaces by substituting one of the cyanide groups with nitrogen donor ammonia or pyrazine group. M3[Fe(CN)5NH3]2 and M3[Fe(CN)5pz]2 type of Prussian Blue analogues with M= Cu2+, Ni2+, Co2+ were prepared and characterized by FTTR, XRD and TGA techniques. The effects of the ligands bound to central cation(Fe2+) and the type of the outer cation in the framework on the CN- stretching mode in IR spectrum have been studied. Cu3[Fe(CN)5NH3]2 , Ni3[Fe(CN)5NH3]2,and Co3[Fe(CN)5NH3]2 compounds have been shown to adopt Fm3mtype structure similar to classic Prussian Blue analogues. Cu3[Fe(CN)5pz]2 compound has exhibited four diffraction angles which belong to Fm3m space group and two additional peaks when Ni3[Fe(CN)5pz]2 has exhibited relatively weak diffraction pattern belonging to Fm3m space group. Thermal stabilities have been discussed and framework changes were observed with increasing temperature. TGA, IR, and XRD techniques have been performed to investigate the structural changes in target materials at different degassing temperatures. The adsorption profiles of nitrogen and hydrogen have been investigated at two different temperatures based on TGA results. Surface areas and hydrogen uptake capacities of five new Prussian Blue analogues have been studied. Co3[Fe(CN)5NH3]2 showed the highest surface area(243.2 m2/g) while Ni3[Fe(CN)5NH3]2 showed the highest hydrogen uptake capacity(1.79 wt % H2) at 95°C among the studied materials. Cu3[Fe(CN)5pz]2 and Ni3[Fe(CN)5pz]2 compounds were observed to exhibit no hydrogen uptake. It is also observed that surface areas of Co3[Fe(CN)5NH3]2 and Ni3[Fe(CN)5NH3]2 compounds increased, surface areas of other three compounds decreased when they are degassed at 225°C. Hydrogen storage capacity is also increased from 1.07 wt % to 1.85 wt % significantly for Co3[Fe(CN)5NH3]2 by increasing the degassing temperature.
Benzer Tezler
- Dört Çeşit bitkisel yağın motorin alternatifi olarak kullanımı
Başlık çevirisi yok
KEMAL BARIŞ CIĞIZOĞLU
- Bridgman-stockbarger yöntemi ile CsCdBr3 tek kristalinin büyütülmesi ve optik özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
OKAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖNÜL ÖZEN
- The preparation and characterization of zeolite framework stabilized ruthenium(0) nanoclusters; a superb catalyst for the hydrolysis of sodium borohydride and the hydrogenation of aromatics under mild conditions
Ilımlı koşullar altında sodyum borhidrürün hidrolizi ve aromatiklerin hidrojenlenmesi için süper bir katalizör olan zeolit yapısıyla kararlaştırılmış rutenyum(0) nanokümelerinin hazırlanması ve tanımlanması
MEHMET ZAHMAKIRAN
- Preparation and performance investigation of high efficient catalyst for high temperature electrochemical hydrogen separation
Yüksek sıcaklıkta elektrokimyasal hidrojen ayrımı için yüksek verimli katalizörün hazırlanması ve performansının incelenmesi
İLAY BİLGE BAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiAtılım ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILSER DEVRİM
- Termokromik özellik gösteren vanadyum oksit esaslı ince film kaplamaların sol-jel yöntemi ile hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of vanadium oxide-based thermochromic thin films produced by sol-gel method
MELİS CAN ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYLA AYDIN
YRD. DOÇ. DR. ALİ ERÇİN ERSUNDU