CoFe Prussian blue coordination compounds incorporating metallopolymers: Investigation of electrocatalytic water oxidation activities
Metalpolimerlere birleştirilen cofe Prusya mavisi koordinasyon bileşikleri: Elektrokatalitik su oksidasyon aktivitelerinin incelenmesi
- Tez No: 418690
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. FERDİ KARADAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- 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: 79
Özet
Enerji kaynağı olarak sadece su ve güneş ışığına bağlı olan hidrojen ekonomisinin, karbon bağımlı ekonomiye alternatif olarak geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Hidrojen enerjisini günlük hayatımıza sunacak teknolojinin gelişmesi için, suyu parçalamakta rol alacak verimli bir su oksitleyen katalizöre gerek vardır. Hem asidik, hemde nötr ortamlarda dayanıklılık ve sağlamlıkları nedeniyle, Co-Fe prusya mavisi analogları heterojen su oksitleyen katalizörler olarak son zamanlarda incelenmektedir. Hekzasiyanoferrat merkezli Co-Fe PB koordinasyon polimerinin, düşük yüzey konsantrasyonlarından dolayı düşük akım yoğunluğuna sahip olmaları, başlıca dezavantajıdır ve bu problem aşmak için yeni bir sentez yöntemi geliştirmek gerekmektedir. İyi bilinen pentasiyanoferrat kimyasının yardımıyla, amorf Co-Fe PB analoglarının hazırlanması ve pentasiyanoferrat bazlı metalpolimerlerin sentezlenmesi, düşük yüzey konsantrasyonu sorununun üstesinden gelinmesi için mümkündür. Bu tezde sunulan çalışma, P4VP polimerinin, pentasiyanoferrat komplekslerine substrat olarak bağlanıp, Co-Fe kristal parçacıklarının büyümesini bir dereceye kadar engellemesi için surfaktan olarak kullanılmasıyla yüzey konsantrasyonunun geliştirilmesi üzerine odaklanmaktadır. Yüzey konsantrasyonu yaklaşık 7 kat artırılmış ve bu artış katalitik aktivitede de artışa neden olmuştur. 1 mA./cm-2 akım yoğunluğu, daha önce çalışılmış PB analoglarıyla daha yüksek aşırı potansiyellerde (>600 mV) elde edilirken, aynı akım yoğunluğu değeri sadece η = 510 mV aşırı potansiyelde elde edilmiştir. Elektrotların kararlılıklarını incelemek için, elektrokatalitik aktivasyonlarının öncesinde ve sonrasında IR ve EDX analizleri yapılmıştır. Çalışmaların sonuçları, zengin ve çeşitli pentasiyanoferrat kimyasının, Co-Fe PB analoglarını heterojen su oksidasyon katalizör uygulamalarında potansiyel aday yaptığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Hydrogen economy, which depends on water and sunlight as energy source, needs to be implemented as an alternative to carbon based economy. For the development of a technology that incorporates hydrogen energy to our daily lives, it is required to split the water with the help of an efficient water oxidation catalyst. CoFe Prussian Blue analogues have recently been investigated as heterogeneous water oxidation catalysts. Even though they exhibit they exhibit high electrocatalytic activity in addition to superior stability in both acidic and neutral media low current densities were obtained with CoFe PB modified FTO electrodes due to their low surface coverage. This challenge could be overcome by developing novel synthetic methods that will enforce the formation of amorphous CoFe Prussian Blue analogues. Herein this thesis, pentacyanoferrate based metallopolymers were used as precursors to prepare amorphous Co-Fe analogues. The project focuses on the improving surface concentration by using Poly 4-vinyl pyridine (P4VP) not only as a capping ligand connected to pentacyanoferrate complexes but also as a surfactant to prevent the formation of long-range ordering between Co-Fe networks. Surface concentration was improved approximately seven fold, which resulted in an increase in the catalytic activity. A current density of 1 mA.cm-2 was obtained only at η = 510 mV while the same current density could be obtained only at higher overpotentials (>600 mV) with the previously studied Prussian Blue analogues. The stability of CoFe-PVP coated FTO electrodes were investigated before and after the electrocatalytic process using Infrared, XPS, and EDX studies. The results of this study indicate that the rich and diverse chemistry of pentacyanoferrates make them potential candidates for application in heterogeneous water oxidation catalysis.
Benzer Tezler
- Catalysis with engineered Prussian blue analogues under external bias, light, and magnetic field
Potansiyel, ışık ve manyetik alan altında tasarlanmış Prusya mavisi analogları ile kataliz
RAMADAN CHALIL OGLOU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERDİ KARADAŞ
- The pursuit of an ideal coordination environment of the catalytic site for water splitting
Su ayrımı için katalitik sahanın ideal bir koordinasyon ortamının arışı
ALIYU AREMU AHMAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERDİ KARADAŞ
- Investigation of cyanide-based catalysts and hybrid assemblies for artificial photosynthesis
Yapay fotosentez için siyanür bazlı katalizörler ve hibrit düzenlemelerin incelenmesi
SINA SADIGH AKBARI
Doktora
İngilizce
2022
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERDİ KARADAŞ
- Applications of the multifunctional magnetic nanoparticles for development of molecular therapies for the breast cancer
Çok fonksiyonlu manyetik nanoparçacıkların meme kanseri için moleküler tedavilerin geliştirilmesinde uygulanması
ELİF AŞIK
Doktora
İngilizce
2015
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NÜLÜFER TÜLÜN GÜRAY
PROF. DR. MÜRVET VOLKAN
- Electrocatalytic water splitting with Prussian blue analogues under external stimuli
Prusya mavisi analoglarıyla dış uyarıcıların desteğinde elektrokatalitik suyun parçalanması
WAQAR AHMAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERDİ KARADAŞ