Novel hybrid perovskite catalysts for de-nox applications
De-nox uygulamaları için yeni nesil hibrit perovskitler
- Tez No: 398820
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRAH ÖZENSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Perovskite, NOx, SOx, LaMnO3, LaCoO3, LaCoxMn1-xO3, Perovskit, NOx, SOx, LaMnO3, LaCoO3, LaCoxMn1-xO3
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
The main purpose of this study is to identify the nature of hybrid perovskites in the form of LaCoxMn1-xO3 (x=0.0-1.0) for catalytic De-NOx applications. Characteristic structure, thermal stability and NOx/SOx adsorption/release properties of perovskites were studied by XRD, BET, XPS, in-situ FTIR, ex-situ FTIR, TEM, BET, TPD and TPR. LaCo0.8Mn0.2 and LaCo0.7Mn0.3O3 were found to yield the highest NOx storage Capacity (NSC) among other investigated perovskites due to their optimized B-site composition. NOx and SOx adsorption experiments pointed out that B-site substitution did not have a significant alteration on adsorption geometries of corresponding adsorbates. NOx uptakes of the investigated perovskites were observed to be enhanced via H2 reduction as verified by IR results. Furthermore, N2 (28 a.m.u) release monitored by QMS during NOx TPD revealed direct N-O bond activation and complete reduction of NOx species under certain conditions. SOx adsorption and reduction experiments suggested that SOx reduction via H2 is more effective for Mn-enrich perovskites, since Co-enriched materials formed irreversible sulfate species. It was observed that adsorbed NOx species can be readily replaced by SOx species in the co-presence of NOx and SOx. It was also demonstrated that the oxygen-defect density and the surface oxygen concentration of hybrid perovskites can be modified by fine-tuning the substitution at the B-site. Based on ex-situ FTIR results, it was established that Co-O linkages could be gradually replaced with Mn-O linkages by increasing the Mn loading in the perovskite composition. Furthermore, specific surface areas (SSA) of hybrid perovskites were found to be enhanced by increasing the Mn loading. Current results suggest that hybrid perovskites are promising novel catalytic architectures for De-NOx applications due to their high NSC and versatile chemical structure which can be fine-tuned to enhance SOx tolerance, redox properties and thermal stability.
Özet (Çeviri)
Bu çalışmanın temel amacı, katalitik De-NOx uygulamalarına yönelik, LaCoxMn1-xO3 tipi hibrit perovskit malzemelerinin, yapısal ve işlevsel özelliklerinin incelenmesidir. Perovskitlerin karakteristik yapısı, termal dayanıklılıkları ve NOx/SOx adsrobsiyon/salınım özellikleri XRD, BET, XPS, in-situ FTIR, ex-situ FTIR, TEM, BET, TPD ve TPR teknikleri kullanılarak çalışılmıştır. Diğerlerine kıyasla, LaCo0.8Mn0.2veLaCo0.7Mn0.3O3 perovskitlerinin optimize edilmiş yüzeyleri sayesinde (yani özel B-noktası kompozisyonu nedeniyle),en yüksek NOx depolama kapasitesine sahip malzemeler oldukları belirlenmiştir. NOx ve SOx deneyleri, B noktalarına ait kompozisyonun, katalizör yüzeyine bağlanan türlerin adsorpsiyon geometrisi üzerinde önemli bir değişikliğe yol açmadığını göstermiştir. Diğer taraftan, NOx emiliminin H2 indirgenmesi sonrasında arttığı, IR deneyleriyle gösterilmiştir. Ayrıca, QMS deneylerinde ölçülen N2, özel koşullar altında, hibrit katalizörlerin N-O bağ aktivasyonunu başarıyla gerçekleştirebildiğini ve NOx türlerinin tamamen indirgenebildiğini göstermektedir. Mn'ce zengin perovskitler üzerindeki SOx türleri, H2 ile oldukça etkin bir şekilde indirgenerek, bertaraf edilebilmesine rağmen; Co'ca zengin perovskitlerde tersinmez sülfat türleri oluşumu nedeniyle kükürt giderim sürecinin daha verimsiz olduğu gözlenmiştir. SOx türleri ve NOx türlerinin aynı anda var olduğu durumda, katalizör yüzeyindeki aktif bağlanma noktalarına dair rekabeti, SOx türlerinin belirgin bir üstünlükle kazandığı saptanmıştır. Perovskitlerin kristal örgülerindeki oksijen miktarı, oksijen boşlukları ve indirgenme profilleri; B-bölgesindeki kompozisyona bağlı olarak farklılıklar göstermektedir. Perovskit kristal örgüsündeki, Co-O bağlarının, yapıdaki artan Mn yüklemesiyle birlikte, Mn-O bağlalarıya yer değiştirdiği, ex-situ FTIR deneyleriyle gösterilmiştir. Hibrit perovskitlerin spesifik yüzey alanları, yapıdaki Mn yüklemesinin artırılmasına bağlı olarak artmaktadır. Mevcut çalışmalar çerçevesinde elde edilen deneysel sonuçlar; hibrit perovskitlerin yüksek NOx depolama kapasitesi ve yüksek SOx toleranslarına sahip olduklarını ve yapılarının sentetik olarak kontrol edilmesiyle, yüzey kimyasal özelliklerinin, redox davranışlarının, NOx/SOx türleriyle etkileşimlerinin değiştirilerek, yüksek performansa sahip, özgün De-NOx katalizörlerinin tasarımına olanak verdiğini göstermektedir.
Benzer Tezler
- Advanced characterization of charge carrier dynamics in perovskite solar cells using impedance spectroscopy
Empedans spektroskopisi kullanarak perovskit güneş hücrelerinde yük taşıyıcı dinamiklerinin ileri karakterizasyonu
MEHMET CEM ŞAHİNER
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Fabrication and characterization of lanthanum manganite based perovskite nanomaterials for electrochemical capacitors
Elektrokimyasal kapasitörler için lantan manganez oksit esaslı perovskit nanomalzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
ESRA BİNİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ SOLAK
DR. CEREN YILMAZ AKKAYA
- Perovskit yapılı nadir toprak elementi tabanlı nanomalzemelerin foto-süperkapasitör elektrot malzemesi olarak kullanılması
Use of perovskite structured rare earth based nanomaterials as electrode materials for photo-supercapacitors
MAHMUT SERDAR ŞİŞECİOĞLU
Doktora
Türkçe
2026
EnerjiErciyes ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN YILMAZ
DOÇ. DR. FATMA KILIÇ DOKAN
- Yüksek verimli ve ısıl dayanımlı perovskit güneş hücreleri için yeni ftalosiyanin türevi boşluk taşıyıcı malzemelerin geliştirilmesi
Development of new phthalocyanine derivatives as hole transport material for high efficient and thermally stable perovskite solar cells
ZEYNEP DALKILIÇ
- Light‒matter interaction in photonic cavities
Fotonik kavitelerde ışık‒madde etkileşimi
BELKIS GÖKBULUT
Doktora
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET NACİ İNCİ