Ceria supported copper(0) and titania supported rhodium(0) nanoparticles as catalysts in dehydrogenation of dimethylamine borane
Dimetilamin boranın dehidrojenlenmesinde katalizör olan seryum oksit destekli bakır(0) ve titanyum oksit destekli rodyum(0) nanoparçacıklar
- Tez No: 496556
- Danışmanlar: PROF. DR. İZZET MORKAN, PROF. DR. SAİM ÖZKAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Son yıllarda, hidrojen, ısınma, elektrik enerjisi, ulaşım ve mekanik güç gibi birçok uygulama için dünyaca temiz ve önemli bir enerji taşıyıcısı olarak kabul edilmektedir. Taşınabilir ve sabit uygulamalarda güvenli, etkili ve düşük maliyetli hidrojen depolama malzemelerinin olmaması, hidrojen ekonomisinin uygulanması için üstesinden gelinmesi gereken en büyük engellerden biridir. Yakıt hücrelerinde kullanılan ağırlıkça hidrojen yüzdesi yüksek olan kimyasal depolama malzemeleri, hidrojen kaynakları olarak umut vericidir. Kütlece yüksek hidrojen depolama kapasitesi, yüksek kararlılık ve zehirli olmayışı nedeniyle amonyak boran ve türevleri gibi hidrojen depolama kaynaklarına ilgi artmaktadır. Bunlardan biri olan dimetilamin boran (Me) 2NH.BH3, DMAB) uygun koşullar altında uygun katalizör varlığında hidrojen salabilir. Geçiş metali nanoparçacıkları, eşsiz özelliklerinden dolayı amin boran türevlerinin dehidrojenlenmesinde aktif katalizörler olarak kullanılabilir. Metal nanoparçacıkların aglomerasyon ile külçe metal oluşumuna olan eğilimleri, artan parçacık boyutu ile katalitik uygulamalardaki etkinliğin düşmesine sebep olmaktadır. Kararlaştırıcı bir destek olarak kullanılan metal oksitler, metal nanoparçacıklarının aglomerasyonunu önlemenin yollarından biridir. Geçiş metali nanoparçacıklarının sentezi için kararlaştırıcı olarak metal oksitlerin kullanılması tekrar kullanılabilirlik, termal kararlılık ve uzun ömür açısından avantajlı olmaktadır. Bu tezde, seryum oksit destekli bakır(0) nanoparçacıklar ve titanyum oksit destekli rodyum(0) nanoparçacıklarının hazırlanması, karakterizasyonu ve dimetil amin boranın dehidrojenlenmesindeki katalitik etkinliklerini sunuyoruz. Seryum oksit üzerine tutturulan bakır(0) nanoparçacıklar, dimetilamin boranın katalitik dehidrojenlenmesi boyunca Cu2 + / CeO2'nin indirgenmesinden elde edildi. Dimetilamin boranın dehidrojenlenmesi boyunca oluşan Rh(0) nanoparçacıklar (Rh(0)/nanoTiO2) için rodyum(II) hekzanoat öncü olarak kullanıldı. Metal oksitler üzerine tutturulan geçiş metali(0) nanoparçacıkları UV-görünür bölge elektronik soğurma spektroskopisi (UV-Vis), taramalı elektron mikroskopisi (SEM), geçirgenli electron mikroskopisi (TEM), enerji dağıtımı X ışını spektroskopisi (EDX), Brunauer-Emmett-Teller (BET), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), X- ışınları kırınımı (XRD) indüktif olarak çiftlesmis plazma-optik emisyon spektroskopisi (ICP-OES) ve infared spektroskopisi (FT-IR) ile tanımlandı. Seria destekli bakır (0) ve titanya destekli rodyum (0) nanoparçacıklarının katalitik etkinliği dimetilamin boranın dehidrojenlenmesinde test edildi. Seryum(IV) oksit destekli bakır(0) ve titanyum(IV) oksit destekli rodyum(0) nanoparçacıklarının katalitik etkinliği ile bu katalizörlerin varlığında dimetilamin boranın dehidrojenlenme tepkimesinin kinetiği, farklı katalizör derişimlerine ve sıcaklığa bağlı olarak çalışıldı. Elde edilen kinetik veriler kullanılarak, her iki katalitik dehidrojenlenme tepkimesine ilişkin hız kanunu ve Arrhenius aktivasyon enerjisi (Ea), aktivasyon entalpisi (ΔH≠) and aktivasyon entropisi (ΔS≠ gibi aktivasyon parametreleri hesaplandı.
Özet (Çeviri)
In recent years, hydrogen is accepted as clean and important energy carrier in the most applications such as heating, electrical generation, transportation and mechanical power. The lack of safe, effective and cost-effective hydrogen storage sources for transportable and stationary applications is one of the main obstacles to overcome for the application of the hydrogen economy. Chemical storage materials consist of high percent of hydrogen by weight are hopeful as hydrogen sources using in fuel cells. The hydrogen sources such as ammonia borane and its derivatives have the high gravimetric storage density, high stability and non-toxicity, so interest in them is increasing day by day. One of them, dimethylamine borane (Me)2NH.BH3, DMAB) could release hydrogen by means of proper catalyst in mild conditions. Transition metal nanoparticles can be utilized as active catalysts for the dehydrogenation of amine borane adducts due to the unique properties of them. The tendency of metal nanoparticles to agglomerate with the formation of bulk metal causes a significant decrement of activity with increasing particle size in their catalytic applications. Metal oxides used as a support are one of the way to avoid from agglomeration of metal nanoparticles. The usage of metal oxides as a stabilizer in the synthesis of transition metal nanoparticles supply advantegous in terms of long lifetime, thermal stability, and reusability for catalysts. In this dissertation, we reveal the in-situ preparation, characterization and catalytic activity of ceria supported copper(0) and titania supported rhodium(0) nanoparticles in dehydrogenation of DMAB. Copper(0) nanoparticles supported on ceria were in situ generated from the reduction of Cu2+/CeO2 during the catalytic dehydrogenation of DMAB in toluene. Rodium(II) hexanoate was used as a precursor to be formed rhodium(0) nanoparticles, Rh(0)/nanoTiO2 throughout the dehydrogenation of DMAB at temperature of 60.0 ± 0.5 oC. The characterization of metal oxides supported transition metal(0) nanoparticles were performed by means of UV-Visible electronic absorption spectroscopy (UV-Vis), Scanning electron microscopy (SEM), Transmission electron microscopy (TEM), Energy dispersive X-ray (EDX), Brunauer-Emmett-Teller (BET), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES and FT-IR techniques. The catalytic activity of ceria supported copper(0) and titania supported rhodium(0) nanoparticles was performed in the dehydrogenation of DMAB. The catalytic activity of ceria supported copper(0) and titania supported rhodim(0) nanoparticles and kinetics of hydrogen generation from the dehydrogenation of DMAB were tested depending on catalyst concentration and temperature. The obtained kinetic data was used for the calculation of rate laws and activation parameters such as Arrhenius activation energy, Ea; activation enthalpy, ΔH#; and activation entropy, ΔS# for both catalytic dehydrogenation reactions.
Benzer Tezler
- Boyalara ve kaplamalara nano metal oksit katkısının fiziksel, antikorozif ve antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
Determination of physical, antiorrosive and antibacterial effects of nano metal oxide additives to paints and coatings
EZGİ KIZILKONCA DURAN
- Theoretical and experimental investigation of water-gas shift reaction over supported copper/iron oxide catalysts
Su-gaz değişim tepkimesinin destekli bakır/demir oksit katalizörleri üzerinde teorik ve deneysel incelenmesi
ÖZGEN YALÇIN
Doktora
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Ethanol steam reforming with zirconia based catalysts
Etanolün zirkonyum bazlı katalizörlerle buharlı reformlanması
ARZU ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Hidrojen üretimi için kompozit elektro-katalizör sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of composite electro-catalyst for hydrogen production
ARDA ZARRABI
Doktora
Türkçe
2020
EnerjiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİYAZİ ALPER TAPAN
- Comparative study of low temperature water gas shift reaction over particulate and monolithic catalysts
Parçacıklı ve monolitik katalizörlerde su gazı geçiş reaksiyonunun karşılaştırmalı çalışması
SEVİNÇ TUNA
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
YRD. DOÇ. AHMET KERİM AVCI