Adsorption properties of boron nitride nanotubes
Bor nitrür nanotüplerin adsorpsiyon özellikleri
- Tez No: 442040
- Danışmanlar: PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ, PROF. DR. FATMA SUNA BALCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Son yıllarda nanoteknolojideki ilerlemeler nanopartiküllerin elektronik, yakıt pilleri, kompozitler, kozmetik ve biyomedikal gibi birçok alanda kullanımını sağlamıştır. Nanopartiküllerin mükemmel mekanik, termal ve elektriksel özellikleri bulunmaktadır. Biyoteknoloji ve malzeme ve mühendislik biliminde en hızlı gelişen alanlarından biri nanoteknolojidir. Nanotüpler şu zamana kadar en çok üzerinde çalışılan ve değerlendirme yapılan nanopartiküllerden bir tanesi olmuşlardır. Bor nitrür nanotüpleri, nanotüp ailesinin en önemli üyesidir. Bor nitrür nanotüpleri (BNNT) karbon nanotüplerin (CNT) yapısal analoglarıdır. Bunlar bor nitrür atomik levhalarının yuvarlama ve katlanmasıyla silindirik yapıya çevrilmesiyle oluşturulurlar. Bu çalışmada, nanotüpler tübüler bir reaktör içerisinde 1300oC'de 125 sccm amonyak akışı ve 15/1 bor/demir oksit veya demir oranıyla sentezlenmiştir. Bu çalışmada, BNNT sentezi için iki çeşit öncül malzeme (demir oksit ve demir) kullanılmıştır. Malzeme HNO3 ve HCl kullanılarak asit ile saflaştırılmış ve karakterize edilmiştir. Katalizör destek malzemesi, adsorbant olarak potansiyel uygulamalarını analiz etmek için BNNTl'in adsorbsiyon özellikleri araştırılmıştır. XRD sonuçları hekzagonal ve rombohedral bor nitrür katı fazlarının varlığını ortaya çıkarmıştır. Kübik demir ve bor-demir bileşikleri (FeB49) gibi bazı safsızlıklar sentezlenen malzemede gözlenmiştir Oyuk silindir, bambuya benzer ve aglomere nanotüpler 10-300 nm çap aralığında ve birkaç mikrometre uzunluğunda elde edilmiştir. Nanotüplerin çoğunluğu 15-100 nm çap aralığındadır. BNNT için azot adsorbsiyon izotermleri elde edilmiş ve ikinci tür (Type-II) izoterm çeşitlerinin yanında A ve B türü gecikme döngüleri (hysteresis loops) malzeme içinde silindirik ve kesik benzeri gözeneklerin varlığına işaret etmiştir. Malzemeler için en yüksek BET yüzey alanı ölçüm sonuçları demir oksit ve demir örnekleri için sırasıyla 145,2 m2/g ve 141,4 m2/g olarak çıkmıştır. Demir oksit ve demir örnekleri için sırasıyla toplam gözenek hacmi 0,46 cm3/g ve 0,45 cm3/g, ortalama gözenek çapları ise 41,7 Å ve 37,5 Å'dür. Mikrogözenek hacmi sentezlenen iki malzeme için de 0,05 cm3/g'dır. Sentezlenen demir oksit ve demir için karbondioksit adsorbsiyonundan elde edilen mikro gözenek hacmi sırasıyla 0,053 cm3/g ve 0,040 cm3/g'dır. Kimyasal adsorpsiyon sonuçları malzemede asit aktiv sitelerin olduğunu göstermiştir. Toplam asidite sırasıyla demir oksit ve demir kullanılarak sentezlenen BNNTler için 0,136 ve 0,155 mmol/g olarak bulunmuştur. İki ayrı öncül malzemeden sentezlenen örneklerin özellikleri karşılaştırılmış ve sentezlenen malzemelerin özelliklerinin neredeyse aynı olduğu gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The developments in nanotechnology in last decades have provided use of nanoparticles for many applications in various areas such as electronics, fuel cells, composites, cosmetics, and biomedical. They have excellent mechanical, thermal, and electrical properties. Nanotechnology is one of the fastest growing areas in materials and engineering science and biotechnology. Nanotubes have been one of the most regarded and studied type of nanoparticles up to now. Boron nitride nanotubes (BNNTs) are an important member of nanotube family. BNNTs are structural analogues of carbon nanotubes (CNTs). They are formed by rolling and folding of boron nitride atom sheets into cylindrical forms. In this study, the nanotubes were synthesized in a tubular reactor at 1300oC, with an ammonia flow rate of 125 sccm and boron to iron oxide or iron ratio of 15/1. Two types of precursor materials (iron oxide and iron) were used in this study for BNNTs synthesis. The material was purified by acid treatment using HNO3 and HCl and characterized. Adsorption properties of BNNTs were investigated in order to analyze its potential applications as an adsorbent, catalyst support etc. XRD results revealed the presence of mostly hexagonal and little rhombohedral boron nitride solid phases. Some impurities like cubic iron and compound of boron and iron (FeB49) were also observed in the synthesized material. Hollow cylindrical, bamboo-like and agglomerated nanotubes were obtained with the diameters range of 10-300 nm and length of several micrometers. Most of the nanotubes were in the diameter range of 15-100 nm. Nitrogen adsorption isotherms were obtained for BNNTs and the type-II isotherms were observed with hysteresis loops resembling to both type A and type B which indicate the presence of cylindrical and slit like pores in the material. The highest BET surface area for material synthesized using iron oxide and iron were found to be 145.2 m2/g and 141.4 m2/g, respectively. The average surface area for all the samples synthesized in this study was 133.66 m2/g. The total pore volume for iron oxide and iron samples were 0.46 cm3/g and 0.45 cm3/g while the average BJH pore diameters were 41.7 Å and 37.5 Å, respectively. The micropore volume obtained for both synthesized materials from t-plot was 0.05 cm3/g. The micropore volumes (D-R method) obtained from carbon dioxide adsorption for materials synthesized using iron oxide and iron were 0.053 cm3/g and 0.040 cm3/g, respectively. Chemisorption results showed the presence of acid sites on the material. The total acidity was found to be 0.136 and 0.155 mmol/g for BNNTs synthesized using iron oxide and iron, respectively. The properties of samples, synthesized from both precursors, were compared and it was observed that properties of the synthesized material were almost the same.
Benzer Tezler
- BNNT/TiO2(110) sistemlerinin yapısal ve elektronik özellikleri
Structural and electronic properties of BNNT/TiO2(110) systems
MERVE BİÇEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÇAKMAK
- Boron nitride and graphene 2D nanostructures from first-principles
Boron nitrür ve grafen iki boyutlu nanoyapıların temel prensipler metodu ile incelenmesi
RASİM VOLGA OVALI
Doktora
İngilizce
2010
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ GÜLSEREN
- Element modifiye edilmiş CNC, BNNC ve ALNC yapılarının hidrojen depolama ve sensör özelliklerinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) ile incelenmesi
Investigation of hydrogen storage and sensor properties of element modified CNC, BNNC and ALNC structures by using density functional theory (DFT)
AHMET KÖSE
Doktora
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FERDİ FELLAH
- Au, Ag, Cu metalleri yüklenmiş bor-nitrür nanotüp yapılarının etilen oksit adsorpsiyonu ve gaz sensörü için kullanılabilirliğinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) ile incelenmesi
Au, Ag and Cu doped BNNT for ethylene oxide gas detection: A density functional theory study
SELİN DOLMASEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FERDİ FELLAH
- Hydrogen storage capacity of nanosystems: Molecular -dynamics simulations
Nanosistemlerin hidrojen depolama kapasitesi: Molecular ?dinamik simulasyonları
AYTUN KOYUNCULAR ONAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. ŞAKİR ERKOÇ