The role of precious metal nanoparticles on the oxygen exchange kinetics from ceria
Değerli metal nanoparçacıklarının seryum dioksit oksijen değişim kinetiği üzerine etkisi
- Tez No: 442298
- Danışmanlar: PROF. DR. DENİZ ÜNER, DOÇ. DR. SERKAN KINCAL
- 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: 124
Özet
Değerli metal eklenmiş seryum dioksit ve seryum dioksit-aluminyum oksit oksitlerinin oksijen alışveriş kinetiği, sıcaklık programlı analizler ve mikrokalorimetrik ölçümlerle incelendi. Kütlece % 1 Pd/CeO2 ve kütlece % 1 Pd/Al2O3 oksitleri ıslaklık başlangıcı emdirme metodu ile sentezlendi. Kütlece % 20, % 15 ve % 10 seryum dioksit yüklenmiş kütlece % 1 Pd/CeO2-Al2O3 oksitleri sıralı emdirme metodu ile sentezlendi. Hazırlanan oksitlerin indirgenebilirliğini ölçmek amacıyla sıcaklık programlı indirgenme (TPR) analizi yapıldı. 200 °C sıcaklığın altında, hazırlanan bütün oksitler için yüzey seryum dioksit atomlarının tamamının ve aluminyum oksit içeren oksitler için seryum (II) oksitin tamamen seryum (III) oksite indirgendiği gözlemlendi. Bunun sonucu olarak, hazırlanan oksitlerin tamamında Pd-CeO2 etkileşimi görüldü ve Pd atomlarının varlığında hidrojen taşması mekanizması ile seryum dioksitin düşük sıcaklıklarda indirgenebilirliği Pd sayesinde artış gösterdi. Hazırlanan oksitlerin oksijen alma/salma sıcaklığı, kapasitesi ve kinetiğini ölçmek amacıyla sıcaklık programlı ısıl dekompozisyon (TPtD) ve sıcaklık programlı oksidasyon (TPO) döngüleri yapıldı. Bu döngüler sonucunda CeO2 dekompozisyon sıcaklığının Pd eklenmesi sonucunda seryum dioksitte bulunan oksijen atomlarının Pd varlığında ters taşma mekanizması ile yaklaşık 940 °C düşürüldüğü açıkça gözlendi. Buna ek olarak, aluminyum dioksit miktarı arttıkça seryum dioksit bazında oksijen salma miktarının arttığı görüldü. TPR için Kissinger metod kullanılarak aktivasyon enerjileri hesaplandı. Bunun sonucunda seryum dioksit için indirgenme prosesinin kütle aktarımınca sınırlandırılmış ve gözenek dağıtımı bölgesinde olduğu fakat % 1 Pd/CeO2 için indirgenme prosesinin kinetik bölgede olduğu sonuçlandırıldı. TPtD için Redhead ve diferansiyel metodlar kullanılarak aktivasyon enerjileri hesaplandı. Kütlece % 1 Pd/CeO2 oksiti için, hidrojen adsorplanma miktarı ve metal dağılım oranını hesaplamak amacıyla sabit hacimli kimyasal adsorpsiyon ölçümleri yapıldı. Hazırlanan oksitler için H2, O2 ve H2O buharı adsorplanma miktarı ve adsorplanma ısını ölçmek amacıyla mikrokalorimetrik ölçümler yapıldı. Bu ölçümler neticesinde, H2, O2 ve H2O adsorplanma kapasitesinin aluminyum oksit ilavesi ile arttığı ve hazırlanan bütün oksitler için, O2 adsorplanma ısısının H2O adsorplanma ısısından yaklaşık iki kat yüksek olduğu görüldü ve bunun sonucunda hazırlanan bütün oksitlerin, oksijenin yanında su ile de oksitlenebildiği sonucuna varıldı.
Özet (Çeviri)
The oxygen exchange kinetics of precious metal added ceria and ceria-alumina oxides were investigated by temperature programmed analyses and microcalorimetric measurements. 1 wt. % Pd/CeO2 and 1 wt. % Pd/Al2O3 oxides were synthesized by the incipient wetness method. 1 wt. % Pd/CeO2-Al2O3 oxides with 20 wt. %, 15 wt. % and 10 wt. % loadings of ceria were synthesized by the sequential impregnation method. Temperature programmed reduction (TPR) analysis was performed to analyze the reducibility of prepared oxides. At temperatures below 200 °C, surface ceria atoms were totally reduced for all prepared oxides and the total reduction of CeO2 to Ce2O3 was observed for alumina-added oxides. Hence, there are Pd-CeO2 interactions in all prepared oxides and Pd increases the reducibility of ceria at lower temperatures via the spillover of hydrogen in the presence of Pd atoms. Temperature programmed thermal decomposition (TPtD) and temperature programmed oxidation (TPO) cycles were performed to understand the oxygen release/uptake temperature, capacity and kinetics of prepared oxides. It is clearly seen that addition of Pd to CeO2 decreases the decomposition temperature of ceria by nearly 940 °C via the reverse spillover of oxygen atoms in ceria in the presence of Pd. Additionally, increase in alumina amount for prepared oxides results in an increase in oxygen release amount per ceria basis. Activation energies were calculated for TPR by the Kissinger method. It can be concluded that reduction process is in the pore diffusion regime and mass transfer limited for while the reduction process is in the kinetic regime for 1 % Pd/CeO2. Activation energies were calculated for TPtD by Redhead and differential methods. Volumetric chemisorption measurement was performed for 1 wt. % Pd/CeO2 to analyze the hydrogen adsorption amount and to calculate the dispersion. Microcalorimetric measurements were performed for prepared oxides using H2, O2 and H2O vapor in order to investigate the adsorption amounts of gases and heat of adsorption data. It is seen that H2, O2 and H2O adsorption capacity increases with the addition of alumina and heat of O2 adsorption is almost two times higher than heat of H2O adsorption for all prepared oxides which proves that prepared oxides can be oxidized with water in addition of oxygen.
Benzer Tezler
- Synthesis and optimization of the transition metal boride nanoparticles and their possible magnetic/hybrid composite applications
Başlık çevirisi yok
SINA KHOSHSIMA
Doktora
İngilizce
2020
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SUAT SOMER
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE BALCI
- Nano boyutlu modifiye katalizörler üzerinde alkollerin elektrooksidasyonu
Electrooxidation of alcohols on nanosized modified catalysts
MÜGE CİVELEKOĞLU ODABAŞ
- Yüksek gradyanlı manyetik ayırma prosesiyle desteklenmiş elektrokoagülasyon prosesi ve demir oksit partikülleri ile bor giderimi ve geri kazanımı
Boron removal and recovery with electrocoagulation process and iron oxide particles assisted by high gradient magnetic separation process
AHMET AKBURAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KILIÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT SOLAK
- Metastable gamma-iron nickel nanostructures for magnetic refrigeration near room temperature
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN UÇAR
Doktora
İngilizce
2013
Metalurji MühendisliğiCarnegie Mellon UniversityMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MICHAEL MCHENRY
PROF. DAVID LAUGHLIN
- A systematic approach with machine learning and a genetic algorithm for the microwave-assisted synthesis of antibacterial ZIF-8 nanoparticles
Sistematik bir yaklaşım ile makine öğrenimi ve genetik algoritma kullanarak antibakteriyel ZIF-8 nanopartiküllerin mikrodalga yardımlı sentezi
NİDA ÜK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE OSKAY