Pt/MWCNT and Pt/f-MWCNT catalysts preparation by hydrogen reduction and impregnation method: The application to methanol oxidation reaction
Hidrojen indirgeyici ve impregnasyon yöntemi kullanarak Pt/MWCNT ve Pt/f-MWCNT katalizörler hazırlaması: Metanol yükseltgeme tepkimesinde uygulaması
- Tez No: 441946
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLSÜN GÖKAĞAÇ ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Bu tezde, hidrojen gazıyla indirgeme ve impregnasyon yöntemi kullanılarak çok duvarlı karbon nanotüp ile desteklenen platin nanoparçacıklar (Pt/MWCNT) ve fonksiyonlaştırılmış karbon nanotüp ile desteklenen platin nanoparçacıklar (Pt/f-MWCNT) hazırlanmıştır. Öncelik, sonokimyasal metod kullanarak çok duvarlı karbon nanotüpler fonksyonlandırılmış ve Fourier kızılötesi spektroskopi (FTIR), X-ışını foto elektron spektroskopisi (XPS) ve asit-baz titrasyonu kullanılarak karakterize edilmiştir. Daha sonra, Pt/MWCNT ve Pt/f-MWCNT hazırlanmış ve X-ışını kırınımı (XRD), geçirgen elektron mikroskobu (TEM) ve X-ışını foto elektron spektroskopi (XPS) ve İndüktif olarak bağlanmış plazma spektrometre (ICP-MS) kullanarak karakterize edilmiştir. Bunların elektrokimyasal özellikleri ve metanol yükseltgeme tepkimesine karşı performansları dönüşümlü voltametre (CV) ile tanımlanmıştır. FTIR ve XPS sonuçları, f-MWCNT üzerinde karboksilik asit, karbonil, ve hidroksil grupların oluştuğunu göstermiştir. XRD ve TEM çalışmaları tüm katalizör için Pt nanoparçacıklar yüzey merkezli kübik yapıya sahip olduğunu ve sadece nanoparçacıklar göz önüne alındığında Pt/f-MWCNT katalizördeki Pt nanoparçacıklarının (~3nm) Pt/MWCNT'de bulunan nanoparçacıklarıdan (~2nm) biraz daha büyük olduğunu göstermiştir. Pt/MWCNT'de Pt nanoparçacıklarında topaklanma gözlemlenirken Pt/f-MWCNT'de dar parçacık büyüklüğü dağılımı gözlenmiş ve bu da MWCNT'deki fonksiyon gruplarının olumlu etkisini sergilemiştir. XPS verileri, platinin üç yükseltgenme halinin, Pt(0) ~ 65%, Pt(II) ~ 20 ve Pt(IV) ~ 15%, olduğunu ortaya koymuştur. Yüksek elektrokimyasal yüzey alanına (72.30 g / m2), Pt kullanımına (% 70.9) ve pürüzlülük faktörü (134.9) sahip olan 14 ağ.% Pt.f-MWCNT'ün metanol yükseltgenme tepkimesine karşı en yüksek performansa sahip olduğu ve bunun da ticari E-TEK Pt/Vulcan XC-72 katalizörden 4.8 kat daha fazla olduğu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, multi-walled carbon nanotubes supported platinum nanoparticles (Pt/MWCNT) and functionalized multi-walled carbon nanotubes supported platinum nanoparticles (Pt/f-MWCNT) catalysts in different Pt percentages were prepared using impregnation method and hydrogen gas reduction. Firstly, multi-walled carbon nanotubes were functionalized using sonochemical method and characterized by Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and acid base back titration. Secondly, Pt/MWCNT and Pt/f-MWCNT were prepared and characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Their electrochemical properties and performance toward methanol oxidation reaction were examined by cyclic voltammetry (CV). FTIR and XPS studies showed the formation of carboxylic acid, carbonyl, and hydroxyl groups on the surface of f-MWCNT. XRD and TEM works indicated the formation of faced center cubic structure platinum nanoparticles for all catalysts and the average particle size of Pt nanoparticles were little larger for Pt/f-MWCNT (~3nm) than Pt/MWCNT (~2nm) when only the nanoparticles were considered. Agglomeration of Pt nanoparticles was detected for Pt/MWCNT, while narrow particle size distribution was noticed for Pt/f-MWCNT which specifies the positive effect of the functional groups on MWCNT. XPS data revealed three oxidation states of platinum, 0, +2 and +4, with a percentage of ~ 65, 20 and 15, respectively. CV analysis displayed that 14 wt% Pt/f-MWCNT has the highest performance toward methanol oxidation reaction, which is 4.8 times more than commercial E-TEK Pt/Vulcan XC-72 catalyst, because it has the highest electrochemical surface area (72.30 m2/g), percent Pt utility (70.9%), and roughness factor (134.9) compared to other catalysts.
Benzer Tezler
- Boya duyarlı güneş pilleri için yeni nesil nanomalzemelerin sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları
New generation synthesis of nanomaterials for dye sensitive solar cells, characterization and applications
ENES DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiNanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH ŞEN
- Nanomalzeme modifiye mikrobiyal yakıt hücrelerinin geliştirilmesi
Development of nanomaterial modified microbial fuel cells
SEMA ASLAN
- Development of A disposable MİP-based electrochemical sensor for determination of the antiviral drug
Antiviral ilacın belirlenmesi için tek kullanımlık bir MİP tabanlı elektrokimyasal sensörün geliştirilmesi
MOHAMMAD MEHMANDOUST
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN ERK
- Development of non-noble (Co-n/mwcnt) and polybenzimidazole-modified (Pt-pbi/mwcnt) electrocatalysts for high-temperature pem fuel cell applications
Yüksek sıcaklık pem yakıt hücreleri için düşük maliyetli ve yüksek performanslı (Co-n/mwcnt) ve polibenzimidazol (pbı) ile modifiye edilmiş (Pt-pbı/mwcnt) elektrokatalizörlerin geliştirilmesi
ENİS OĞUZHAN EREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECATİ ÖZKAN
- Platinum and Platinum-Ruthenium based catalysts on various carbon supports prepared by different methods for PEM fuel cell applications
PEM yakıt pili uygulamaları için çeşitli karbon destekler üzerine Platin ve Platin-Rutenyum bazlı katalizörlerin farklı yöntemlerle hazırlanması
AYŞE BAYRAKÇEKEN
Doktora
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. LEMİ TÜRKER
PROF. DR. İNCİ EROĞLU