Synthesis of first row transition metal oxide nanomaterials for electrocatalytic water oxidation reaction
İlk sıra geçiş metal oksit nanomalzemelerin sentezi ve suyun elektrokatalitik yükseltgenme tepkimesinde kullanımı
- Tez No: 613009
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMREN NALBANT ESENTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 163
Özet
Fosil yakıtların kullanımından kaynaklanan çevresel endişelerin artması güvenli, temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan talebi önemli ölçüde artırmıştır. Hidrojen, bağında bulundurduğu yüksek enerji sebebiyle önde gelen enerji taşıyıcılarındandır. Aynı zamanda bu özelliğiyle fosil yakıtların kullanımına önemli bir alternatiftir. Bu sebeple, su gibi kolayca erişilebilen ve doğada bol miktarda bulunan kaynaklardan elektrokimyasal ayrıştırma yöntemiyle hidrojen elde edilmesi son yirmi yılda artan ilgi odağı haline gelmiştir. Fakat, suyun yükseltgenmesinin gerçekleştiği anot yarı tepkimesi yüksek enerji bariyeri sebebiyle suyun ayrışmasını yavaşlatmaktadır. Bu da, hidrojenin verimli bir şekilde elde edilebilmesi için aşırıgerilim uygulanmasını ve yüksek kararlılık ve etkinliğe sahip katalizörlerin kullanımını gerekli kılmaktadır. Çok sayıda metal oksit nanomalzeme suyun elektrokimyasal yükseltgenmesinde kullanılmış ve etkinlikleri kanıtlanmıştır. Benzersiz özelliklerinin yanı sıra, sahip oldukları geniş yüzey alanı ve dolayısıyla çok sayıdaki aktif yüzeyleriyle bu nanomalzemeler elektrokatalizör olarak gelecek vaat etmektedirler. Bu tez, doğada bol bulunan geçiş metalleri kullanılarak çeşitli bileşimlerde bimetalik nanomalzemelerin hazırlanması ve tanımlanmasının yanı sıra suyun yükseltgenme tepkimesindeki elektrokimyasal etkinliklerinin incelenmesini kapsamaktadır. İlk olarak, farklı şekillere sahip CuCr2O4, FeMnO3, NiFe2O4-NiO and NiCo2O4-NiO yapılarında nanomalzemeler kolay ve tekrarlanabilir yöntemlerle sentezlenmiştir. Sentezlenen nanomalzemeler XRD, SEM, EDX, TEM, XPS, ICP-OES ve BET gibi çeşitli analitik tekniklerle tanımlanmıştır. Daha sonra, iletken elektrot yüzeyleri bu nanomalzemelerle kaplanmış ve son olarak suyun yükseltgenme tepkimesinde elektrokimyasal etkinlikleri incelenmiştir. Sentezlenen malzemeler, bu tepkimede referans olarak kullanılan RuO2 katalizörle kıyaslanabilir etkinlik göstermiştir. Bu malzemelerin benzer yapılardaki diğer katalizörlere kıyasla suyun yükseltgenmesinde daha aktif oldukları görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Environmental concerns associated with the use of fossil fuels have elevated the demand for safe, clean and renewable energy sources. Hydrogen is an outstanding energy carrier because of the high amount of energy stored in its bond, and an excellent alternative to fossil fuels. Therefore, production of hydrogen from readily available and abundant sources such as water through electrochemical water splitting has gained increasing attention in the last couple of decades. However, water oxidation step of overall water splitting process has large energy barrier and thus, requires application of overpotential and use of highly stable and active catalysts for the efficient formation of hydrogen. A great number of nano-sized metal oxide materials have been proven to be very active catalysts for electrochemical water oxidation. In addition to their unique properties, their large surface area and thus, large active sites make such nanomaterials promising candidates as electrocatalysts. This dissertation covers the preparation and characterization of bimetallic oxide nanomaterials composed of various combinations of earth abundant, transition metals as well as their electrochemical activities towards water oxidation reaction. Firstly, metal oxide nanomaterials in CuCr2O4, FeMnO3, NiFe2O4-NiO and NiCo2O4-NiO structures with various morphologies were synthesized via simple and reproducible methods. Synthesized nanomaterials were then characterized using a combination of analytical techniques including XRD, SEM, EDX, TEM, XPS, ICP-OES and BET. Conductive electrode surfaces were modified with these nanomaterials, and finally their electrochemical behavior in water oxidation reaction were investigated. The overall water oxidation activity of the synthesized materials was observed to be comparable to benchmark RuO2 or superior to some of the water oxidation catalysts having similar structures.
Benzer Tezler
- Synthesis of Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn sulfides by solid-gas reactions, investigation of structural and conducting properties
Katı-gas tepkimeleri ile Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn sülfür bileşiklerinin sentezi, yapısı ve iletkenlik özelliklerinin incelenmesi
MUSTAFA FATİH GENİŞEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞEN YILMAZ
- Graphene (oxide) – metal/metal (hydr)oxide composites: Synthesis and applications in electrochemical energy storage and conversion
Grafen (oksit) - metal/metal (hidr)oksit kompozitleri: sentezi ve elektrokimyasal enerji depolama ve dönüşümü için uygulamaları
FERİHA EYLÜL ÖZTUNA
Doktora
İngilizce
2018
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL
- Taç eter sübstitüe yeni ftalosiyoninlerin siklik voltametri ile incelenmesi
Başlık çevirisi yok
DİLEK COŞKUNER
- Molten salt assisted self-assembly (MASA): Synthesis, characterization and solar cell performances of mesoporous silica-CdSe and titania-CdSe thin films
Eriyik tuz yardımlı kendiliğinden oluşma (EYKO): Mezogözenekli SiO2-CdSe ve TiO2-CdSe ince filmlerinin sentezi, karakterizasyonu ve güneş pili performansları
AHMET SELİM HAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER DAĞ
- N-deposited carbon supported FeNi alloys as electrocatalysts for oxygen evolution reaction
Oksijen evrimi reaksiyonu için N-katılımlı karbon destekli FeNi alaşım elektrokatalizörleri
AYLİN KINIK
