Effects of bronsted and lewis bases on formic acid dehydrogenation selectivity of Pd(111)single crystal model catalyst
Bronsted ve lewis bazlarının Pd(111) tek kristal model katalizörünün formik asit dehidrejenasyon seçiciliğine olan etkileri
- Tez No: 632958
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRAH ÖZENSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Formik asit (FA) yenilenebilir biyokütle atıklarından elde edilebilen, çevre dostu bir hidrojen kaynağıdır. FA her ne kadar ümit verici bir alternatif hidrojen kaynağı olsa da; bu molekülün yan reaksiyonlar vermeye yatkın olması formik asitten yüksek verimlilikle hidrojen üretilebilmesi için dehidrejenasyon katalizörleri kullanmayı zorunlu bir hale getirmektedir. Bu bağlamda, katalitik FA parçalanması üzerine yoğunlaşan moleküler düzeydeki çalışmalar kimyasal yapı-reaktivite ilişkilerinin irdelenmesi ve buna paralel olarak, katalizörlerin FA dehidrejenasyon seçiciliklerinin arttırılması adına büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Bronsted ve Lewis bazlarının Pd(111) tek kristal model katalizörünün FA dehidrejenasyon seçiciliğine olan etkileri, sıcaklık programlı desorption/sıcaklık programlı reaksiyon spektroskopisi (TPD/TPRS), X-ışını fotoelektron spectroskopisi (XPS) ve düşük enerjili elektron kırınımı (LEED) teknikleri kullanılarak ultra-yüksek vakum (UHV) koşulları altında incelenmiştir. Çalışmalar sırasında, FA kaynağı olarak, her iki hidrojeni de izotopik olarak etiketlenmiş FA (DCOOD) kullanılırken; amonyak ve mangan oksit sırasıyla model Bronsted ve Lewis bazları olarak kullanılmıştır. DCOOD'nin Pd(111) yüzeyine adsorpsiyonu ve takiben yüzeyde verdiği dehidrasyon ve dehidrejenasyon reaksiyonları sonucunda katalizörün FA dehidrejenasyon seçiciliğinin %100 olmadığı saptanmıştır. Pd(111) yüzeyinin amonyakla işlevselleştirilmesi sonucunda; FA dehidrejenasyon seçiciliğinin arttırdığı ve dehidrasyon reaksiyonunun baskılandığı gözlemlenmiş ve amonyağın dehidrejenasyon seçiciliği üzerindeki pozitif etkisinin yüzeyde 1 ML'den (ML, tek katman) daha fazla amonyak bulunması durumunda azaldığı görülmüştür. Benzer bir şekilde; Pd(111) yüzeyinin 0.25 ML mertebesinde mangan oksitle kaplanması sonucunda, hidrojen üretiminin, temiz Pd(111) yüzeyine kıyasla, önemli şekilde arttığı görülmüştür. Bulgularımız, mangan oksitin oksidasyon duruma bağlı olarak, hidrojen üretimini hem FA'ın katalizör yüzeyiyle daha güçlü etkileşmesini sağlayarak (FA'ın yüzey adsorpsiyonunu ve yüzey yayılımını arttırarak), hem de katalitik olarak arttırabildiğini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Formic acid (FA) is an environmentally friendly hydrogen-based energy vector that can be obtained from renewable biomass feedstocks. However, catalytic decomposition of FA involves two different competing chemical pathways called dehydration and dehydrogenation. Thus, molecular level studies focusing on the selective catalytic FA dehydrogenation are essential for establishing structure-reactivity relationships which can be used in order to increase the catalytic dehydrogenation selectivity. In the current work, effects of Bronsted and Lewis bases on catalytic FA dehydrogenation selectivity were studied under ultra-high vacuum (UHV) conditions on an atomically well-defined Pd(111) single crystal model catalyst surface by using temperature programmed desorption/temperature programmed reaction spectroscopy (TPD/TPRS), X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS) and low energy electron diffraction (LEED) techniques. Doubly-deuterated FA (DCOOD) was used as the FA source, while ammonia and manganese oxide were chosen as the model Bronsted and Lewis bases. Adsorption and subsequent surface decomposition reaction of DCOOD on Pd(111) showed that model catalyst was not totally selective towards dehydrogenation. Functionalizing the Pd(111) surface with ammonia suppressed the FA dehydration and boosted the dehydrogenation pathway, where positive influence of ammonia on FA dehydrogenation selectivity decayed when ammonia coverage was greater than 1 ML. A boost in hydrogen generation was observed in the catalytic FA dehydrogenation on manganese oxide-deposited Pd(111) surface (at sub-monolayer manganese oxide regime) as compared to that of a clean Pd(111) model catalyst. It was found out that manganese oxide can enhance FA dehydrogenation by acting as a promoter and/or catalytically contributing to the reaction depending on the oxidation state composition.
Benzer Tezler
- Nanocomposite nafion and heteropolyacid incorporated mesoporous catalysts for dimethyl ether synthesis from methanol
Metanolden dimetil eter sentezi için nanokompozit yapıda mezogözenekli nafyon ve heteropoliasit içeren katalizörler
AYŞEGÜL ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. NAİME A. SEZGİ
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Kondüktametrik ve potansiyometrik titrasyon yöntemlerinin MFİ tipi zeolitlerin asit merkezlerinin karakterizasyonuna uygulanması
Başlık çevirisi yok
YASEMİN SÜSLER
- Etilendiamin bisboranın hidrolizinden hidrojen üretimi için kobalt, nikel, bakır emdirilmiş Al-sütunlu kil katalizör sentezi ve karakterizasyon çalışmaları
Synthesis of cobalt, nickel, copper impregnated Al-pillared clay catalysts for hydrogen generation by hydrolysis of ethylenediamine bisborane and characterization studies
BATUHAN GARİP
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FUNDA TURGUT BAŞOĞLU
- The use of chlorodimethylsilane-mediated reductive etherification reaction in macromolecular engineering
Makromoleküler mühendislikte klorodimetilsilan aracılı indirgeyici eterleşme reaksiyonunun kullanımı
SERTER LÜLEBURGAZ
- Asitle aktifleştirilmiş-, metal- ve karışık metal-işli bentonitlerin brønsted ve lewis asitliklerinin çeşitli yüzey analiz teknikleriyle incelenmesi
An investigation of brønsted and lewis acidities of acid activated-, metal-, and mixed metal-pillared bentonites by various surface analysis techniques
BÜLENT ÇAĞLAR