Synthesis and characterization of bimetallic nanocatalysts for Fischer-Tropsch synthesis
Fischer-Tropsch sentezi için bimetalik nanokatalizörlerin sentez ve karakterizasyonu
- Tez No: 527406
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ OKTAY DEMİRCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Fischer-Tropsch sentezi (FTS) karbon esaslı herhangi karbon esaslı maddeden üretilen sentez gazının sıvı yakıta ve çeşitli kimyasallara dönüştürülmesini sağlayan bir teknolojidir. Bu sentez genellikle kobalt (Co) ve demir (Fe) esaslı heterojen katalizörler sayesinde gerçekleştirilmektedir. FTS reaksiyonları hem kabon monoksit (CO) hidrojenleştirme hem de polimerleşme tepkimeleridir. Bu sebeple FTS sonucundaki ürünler farklı uzunlukta hidrokarbonlardan oluşmaktadır ve istenilen ürünün elde edilmesi için ek süreçlere ihtiyaç duyulmaktadır. Her katalitik sistemde olduğu gibi, FTS katalizörlerinde de yüksek aktivite, seçicilik ve uzun ömür şartları aranmaktadır. Bu kriterlerin sağlanabilmesi için katalizör malzemesi olarak farklı içerikli, çeşitli şekil ve büyüklüklerde nano parçacıklar kullanılmaktadır. Bu sayılan özelliklerin değiştirilmesiyle katalitik olarak aktif olan yüzey yapılarının çeşitliliği ve oranı ayarlanabilmekte ve yüzey atomlarının elektronik yapıları ile oynanabilmektedir. Bu çalışma FTS için iki farklı metalden oluşan çekirdek-kabuk yapısında nano parçacıklardan oluşan bir kütüphane yaratmaktır. Çekirdekte olması planlanan kalay (Sn) elementinin seçilmesindeki etmenler şu şekilde sıralanabilir: (i) kalay, +4'ten -4'e kadar farklı oksidasyon numarasına sahip olabildiği için FTS'de meydana gelen tersinir oksitlenme tepkimelerinde rol alabilmektedir. (ii) Metaller arası yük transferi sayesinde yüzeydeki metalin elektronik yapısını değiştirebilmektedir. (iii) Yüksek kristal sabiti nedeniyle yüzey atomlarının diziliminde değişikliklere yol açabilmektedir. Bu parçacıkların sentezinde, basitliği, kullanım esnekliği ve düşük maddi gereksinimi sebeplerinden dolayı bir poliyol sentez yöntemi kullanılmıştır. Sentezlenen nano yapıların karakterizasyonları yüksek çözünürlüklü geçirimli electron mikroskobu (HRTEM), X-Işını Kırınımı (XRD) ve X-Işını Foto elektron Spektroskopi (XPS) yöntemleriyle yapılmıştır. Çalışmanın sonunda seçilen sentez yöntemiyle istenilen nano parçacıkların sentezlenebildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Fischer-Tropsch Synthesis (FTS) enables conversion of syngas obtained from a wide variety of carbon feedstocks, to certain liquid fuels and chemicals. This synthesis is a heterogeneously catalyzed process, where cobalt (Co) and iron (Fe) are the main catalyst materials that are being used commercially. FTS is a combination of carbon monoxide (CO) reduction and a polymerization reaction. This nature of FTS causes the product spectrum to contain a wide variety of hydrocarbons and this requires post-processing to isolate desired products. As for all catalyst, FTS catalyst should have high activity, selectivity, and long operation life. To address these issues, nanocrystals with different composition, size, and geometry are being implemented as catalyst materials. The mentioned parameters play key roles in determining the type of surface sites, distribution of them and electronic structure of catalytically active atoms. This study focuses on creating a library of bimetallic core-shell nanoparticles with catalytically active shells (e.g. Fe, Co, and Fe0.5Co0.5) for FTS and tin (Sn) core. There are reasons for choosing tin as a core material: (i) tin can have oxidation states varying from +4 to -4. This property can change the behavior of shell material towards FTS since this process involves reversible oxidation steps of the catalyst. (ii) Through charge transfers between the tin core and the metal in the shell, the electronic structure of the surface would be modified. (iii) Since tin has relatively large lattice constant compared to Co and Fe, it will induce strain on the surface atoms and that would change the energetics of the surface. For the synthesis, a modified polyol process is implemented due to its simplicity, versatility, and relatively low cost. The characterizations of the synthesized nanoparticles were performed by High-Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM), X-Ray Diffraction spectroscopy (XRD) and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). At the end of the study, it is concluded that the desired nanoparticles can be synthesized by the employed synthesis method.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of magnesium cobalt oxide and chromium cobalt oxide nanoparticles anchored ZnO semiconductor and their investigation as a catalyst in electrochemical water splitting
Magnezyum kobalt oksit ve krom kobalt oksit nanoparçacıklarına bağlı ZnO yarı iletkenlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokimyasal su bölmesinde katalizör olarak incelenmesi
EMİNE ECEM NAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMREN NALBANT
- Tekdüze parçacık boyutuna sahip bimetalik rutenyum alaşım nanopartikülleri: Sentezi, tanımlanması ve organik/inorganik tepkimelerdeki katalitik özelliklerinin incelenmesi
A facile synthesis of nearly monodisperse bimetallic ruthenium alloy nanoparticles and investigation of their catalytic properties in the organic/inorganic reactions
HASAN CAN
- Grafen hidrojele desteklenmiş geçiş metal nanopartikülleri: Tek kapta sentezi ve amonyak boranın hidrolizinden hidrojen üretiminde katalitik etkinlikleri
Graphene hydrogel supported transition metal nanoparticles: One-pot synthesis and catalytic activity i̇n hydrogen generation from the hydrolysis of ammonia borane
İBTİHEL ZAİER AKPINAR
Doktora
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- Sodyum borhidrür hidrolizi için yeni nesil nanokatalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve biyokimyasal uygulamaları
Synthesis, characterization and biochemical applications of new generation nanocatalysts for sodium borohydride hydrolysis
FULYA GÜLBAĞÇA
Doktora
Türkçe
2024
Bilim ve TeknolojiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH ŞEN
- Metal oksit ve polimer destekli nanokatalizörlerin sentezi ve analitik uygulaması
Synthesis of metal oxide and polymer supported nanocatalysts and analytical application
ESRA YILMAZ