Electrochemical reduction of CO2 to CO and other useful chemicals by using inorganic semiconductor electrodes
İnorganik yarıiletken elektrotlar ile karbondioksitin karbonmonoksit veya diğer yararlı kimyasallara elektrokimyasal indirgenmesi
- Tez No: 467399
- Danışmanlar: PROF. DR. MAHMUT KUŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Elektrokimyasal olarak karbondioksitin yararlı kimyasallara indirgenmesi, karbon yakalama ve yararlı kimyasallar üretmek için çekici bir stratejidir. Böylece, CO2 elektrokimyasal indirgenmesi ile CO2, çok önemli kimyasallara, CO, metanol (C1) ve etilen (C2) gibi çok yönlü ürünlere yüksek verim ile dönüştürülür. Bu çalışmada, yarı-iletken katalizör CuInS2 ve Co3O4 nanofiberler ile CO2'in CO'a 77 ± 4% ve 60%'lık bir verim ile elde edildi. Kobalt oksit katalizör sisteminde, elektroliz solüsyonuna 1% su eklenmesi sebebiyle, ek olarak 27% verim ile format elde edilmistir. Bu tez Çalışmasında herhangi bir metal katkısı kullanılmadan malzemelerin katalizör özellikleri denenmistir. Düşük maliyetli, çok yönlü ve zaman tasarrufu edilen elektrospinning tekniği ile inorganik nanofiberler üretilmiştir. Deneyler esnasinda poliakrilonitril (PAN) polimeri şablon olarak seçilmistir. Daha sonra, üretilen nanofiberler havada 500° C ve 550 ° C'de tavlama işlemi ile istenmeyen organik birleşiklerden uzaklaştırılmıştır ve böylelikle CuInS2 ve Co3O4'ün nanofiberin formatından dolayı yüzey aktif alanı genişlemiş ve katalitik aktivitesinde artiş gözlenmiştir. Optik, yapısal ve elektriksel özellikler UV-Vis, SEM, TEM, TGA, Raman, XRD ve EDX teknikleriyle analiz edilmiştir. Elde edilen boyut ve kompozisyon nanofiberleri elektrokimyasal araştırmalarda kullanılmıştır. CuInS2 ve Co3O4 Nanofiber ile CO2'ye elektrokatalitik olarak CO'ya indirgenmesi, makul bir akım yoğunluğunda (0.22 ve 0.6 mA cm-2) ve (77 ± 4 ve 60%) verimlilik ile sabit potansiyel elektroliz altında uzun saatlerce istikrarlı bir çalışma göstermiştir. Bu çalişmanin gelecekte büyük ölçekli kullanımlar için geçerli olacaği tahmin edilmektedir.
Özet (Çeviri)
The electrochemical reduction of carbon dioxide into useful chemicals is an attractive strategy for carbon capture and utilization (CCU). Thereby, electrochemical CO2 reduction combines high yields and the refinement to versatile products such as CO, methanol (C1) and ethylene (C2), which represent important examples of concurrent chemical carbon feedstock. The present study deals with the investigation of the catalytic behavior of semiconducting CuInS2 and Co3O4 nanofibers for the conversion of CO2 to CO with a faradaic efficiency over 77±4% and 60%. In the catalytic system of the Co3O4 nanofibers, 27% formate was observed as a residual by-product, due to the addition of 1% water to the electrolyte solution. In contrast to earlier published articles on activated cobalt catalysts, in this work the electrochemical reduction of CO2 to CO by nanofibrous CuInS2 and cobalt oxide were investigated without using any metal additives. The formation of inorganic nanofibers was conducted by the low-cost, versatile and time-saving electrospinning technique through a facile synthetic route. In order to reduce any imperfection in the crystalline fiber, Polyacrylonitrile (PAN) was selected as template polymer for electrospinning. Afterwards the desired chemical structure of nanofibers was achieved through an annealing process at 500 °C and 550°C in air. In particular, we pursue a nanocrystalline shaping of CuInS2 and Co3O4 to a nanofiber network offering the possibility to expand the catalytically active surface to volume ratio. This is imperative to obtain high yields in faradaic efficiency. UV-Vis, SEM, TEM, TGA, Raman, XRD and EDX techniques were applied for the investigation of the optical, structural and electrical properties of the nanofiber materials. The obtained nanofibers of well investigated size and composition were used in electrochemical studies. The electrocatalytic reduction of CO2 towards CO by nanofibrous CuInS2 and Co3O4 shows a remarkable faradaic efficiency (77±4 and 60%) at a reasonable current density (0.22 and 0.6 mA cm-2) and a stable operation for many hours under constant potential electrolysis, and applicable for future large scale utilization
Benzer Tezler
- Investigation of the electrochemical co2 reduction mechanism on tin electrodes
Kalay elektrotlar üzerinde elektrokimyasal co2 redüksiyonu mekanizmasının incelenmesi
TUĞÇE YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Modifiye polianilin elektrodun metanol ve etilen glikol oksidasyonunda katalitik özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
FEHMİ FIÇICIOĞLU
Doktora
Türkçe
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimyagerlik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KADIRGAN
- Gaz, yangın algılama sistemleri ve otomatik sulu söndürme
Gas, fire detections systems and automatic water extinguishing
SELİM METİN YAVUZ
- Toward efficient electrochemical reduction of CO2 to CO: Decorating ZnO nanorods with CuxO
CO2'nin CO'ya verimli elektrokimyasal dönüşümü: ZnO nanoçubuklarinin CuxO ile dekorasyonu/modifikasyonu
MUHAMMED YUSUFOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SARP KAYA
DR. TİMUÇİN BALKAN
- Tetrapirol türevlerinin sentezi ve enerji alanındaki uygulamaları
Synthesis of tetrapyrole derivatives and applications in the field of energy
EKREM KAPLAN