Kütle aktarım kısıtlamalarının karbon nanotüp oluşumuna etkisinin incelenmesi
Investigation of mass transfer limitation effects on the carbon nanotube formation
- Tez No: 467518
- Danışmanlar: PROF. DR. BURHANETTİN ÇİÇEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 266
Özet
Karbon nanotüplerin 1991 yılında keşfedilmiş olmasına rağmen oluşum mekanizmaları hâlen çözülememiştir. Yığın ve seçimli üretim yapılabilmesi için bu mekanizmanın aydınlatılması şarttır. Karbon nanotüp oluşum hızı zamanla azalmakta ve bir süre sonra durmaktadır. Araştırmacılar bu azalmayı katalizörün deaktivasyonuna bağlamaktadır. Ancak gaz fazdaki bileşenlerin, oluşan karbon nanotüplerin arasından difüzlenerek tabandaki katalizöre kadar ulaşması gerektiği literatürde aydınlatılmamış bir noktadır. Bu adım karbon nanotüp boyları kısayken önemsiz olsa da nanotüp boyu arttıkça gaz fazındaki moleküllerin tabandaki katalizöre ulaşması zorlaşmaktadır. Bu doktora çalışmasındaki amaç, karbon nanotüp oluşumundaki kısıtlayıcı basamağın, gaz fazdaki bileşenlerin nanotüp tabanındaki katalizöre difüzlenememesi olduğu önermesinin incelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda deneysel olarak soğuk duvar kimyasal buhar biriktirme sisteminde karbon nanotüp ormanı üretimi gerçekleştirilmiş ve kuramsal olarak karbon nanotüp oluşumu modellenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda farklı sıcaklık ve asetilen derişimlerinde, karbon nanotüp boylarının zamanla değişimi elde edilmiş ve Arrhenius grafikleri çizilerek karbon nanotüp oluşumunun aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Sürecin, adsorpsiyon ve/veya karbonun katalizör içinde çözünme kısıtlamalı olmadığı, kütle aktarım kısıtlamalı gerçekleştiği deneysel olarak ispatlanmıştır. Ayrıca katalizör deaktivasyonunun söz konusu olmadığı gösterilmiştir. Karbon kaynağının difüzlendiği alanın büyüklüğü arttıkça ile karbon nanotüplerin erişebileceği yüksekliğin de arttığı bulunmuştur. Karbon nanotüp ormanının gözenekli bir yapı olarak düşünüldüğü proses modellenerek analitik ve sayısal çözüm yapılmıştır. Deneysel ve kuramsal bulguların hangi koşullarda uyum sağladığı tespit edilmiş ve yorumlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Although carbon nanotubes were discovered in 1991, their growth mechanism has not yet been established. Growth mechanism must be clarified for bulk and selective production of carbon nanotubes. Carbon nanotube growth rate decreases with time and growth stops after a certain duration. Researchers have concluded that catalyst deactivation resulted in the decrease of growth. However, it is still not pointed out that gas phase components must travel through the gaps between carbon nanotubes and reach to the catalyst at the bottom. This step may be insignificant when carbon nanotubes are short, but it becomes difficult for molecules in the gas phase to reach the catalyst with increasing nanotube length. The purpose of this study is to investigate the proposition that the components in the gas phase fail to diffuse through carbon nanotubes resulting in mass transfer-limited growth of carbon nanotubes. For this purpose, experiments were carried out in a cold wall chemical vapor deposition system to produce carbon nanotube forests and growth was modeled theoretically. For various temperatures and acetylene concentrations, growth rates of carbon nanotubes were obtained experimentally. Arrhenius plots were constructed and activation energy of carbon nanotube growth process was calculated. It was proved that the process was neither adsorption-, nor carbon dissolving in catalyst-limited, but mass transfer-limited. It was also shown that catalyst deactivation was irrelevant. The maximum length that a carbon nanotube could reach, increased with increasing area of diffusion. The process which was considered as a porous structure made up of carbon nanotubes, was modeled and solved both analytically and numerically. Conditions that experimental and theoretical findings fit were determined and discussed.
Benzer Tezler
- Treatment of sugar industry wastewater by advanced oxidation processes in the presence of heterojunction catalysts supported on graphene-graphitic carbon nitride
Şeker endüstrisi atık sularının grafen/grafitik karbon nitrür destekli hetero-birleşik katalizörler varlığında ileri oksidasyon prosesleri ile arıtımı
GÜLEN TEKİN
Doktora
İngilizce
2020
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY
- Kiral alkollerin enzimatik kinetik rezolüsyon yöntemiyle enantiyomerik saflıkta üretilmesi
The production of enantiomerically pure chiral alcohols via enzymatic kinetic resolution method
AYŞE BOZAN
Doktora
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKÜ MEHMETOĞLU
- Photocatalytic carbon dioxide reduction in liquid media
Sıvı fazda fotokatalitik karbondioksit indirgenmesi
BAHAR İPEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. DENİZ ÜNER
- Atıksulardaki ağır metal-siyanür kompleks iyonlarının serbest ve tutuklanmış Pseudomonas fluorescens ile biyolojik arıtımının kesikli ve sürekli sistemlerde karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Başlık çevirisi yok
ARZU YADİGAR DURSUN
Doktora
Türkçe
1998
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ZÜMRİYE AKSU
- Fuzel yağından asetat esterlerinin süperkritik karbondioksit ile enzimatik üretimi
Enzymatic production of acetate esters from fusel oil using supercritical carbondioxide
HAVVA ELEMZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. AFİFE GÜVENÇ