Hierarchical porous metal-organic frameworks (mofs): Design, synthesis, and their application as gas adsorption materials
Hiyerarşik gözenekli metal kafesli yapıların tasarımı, üretimi ve gaz adsorpsiyon çalışmalarında adsorban malzemeler olarak kullanımı
- Tez No: 643158
- Danışmanlar: PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL, DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP YÜRÜM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 376
Özet
İklim değişikliği, ekonomi, enerji ve çevre ile etkileşime giren küresel bir sorundur. Alternatif enerji kaynakları, küresel iklim değişikliğine karşı harekete geçmek ve sürdürülebilir enerji üretimi için gereklidir. Bu doktora tezinde, hiyerarşik gözenekli metal-kafesli yapılar (MOFlar) gaz adsorpsiyon çalışmalarında kullanılmak üzere ve oda sıcaklığında ölçülen CO2 ve H2 adsorpsiyon kapasitelerini arttırmak için tasarlanmıştır. Hyerarşik gözenekli bir yapı oluşturmak için şablonsuz, kolay uygulanabilir bir sentez stratejisi kullanılmıştır. Hiyerarşik gözenekli MOFlar dokusal gözenek boyutlarının metal bağlayıcı oranı ile ve sentez sıcaklığı ile kontrol edilebildiği pertürbasyon destekli nanofüzyon sentez stratejisi ile sentezlenmiştir. Bu çalışmada sentezlenen hiyerarşik gözenekli MOFların BET yüzey alanları ve toplam gözenek hacimleri önemli miktarda artmış ve literatürde bugüne kadar MIL-88B ve Fe-BTC için rapor edilen en yüksek BET yüzey alanına ve toplam gözenek hacmine ulaşılmıştır. Hiyerarşik gözenekler sentezlemek, 298 K'de ölçülen CO2 ve H2 adsorpsiyon kapasitelerini arttırmıştır. Ulaşılan CO2 ve H2 adsorpsiyon kapasiteleri (298 K ve 1 bar) MIL-88B ve Fe-BTC için daha önce bildirilen adsorpsiyon kapasitelerinden daha yüksektir. Artan gaz adsorpsiyon kapasiteleri, daha yüksek bağlanma enerjisine sahip ultramikro gözenek yapıları ile ilişkilendirilmiştir. Bu doktora tez çalışması ile gaz adsorpsiyon çalışmalarında ultramikro gözenek yapılarının gerekliliği deneysel olarak kanıtlanmış, hiyerarşik gözenek oluşturan ve 298 K'de ölçülen gaz adsorpsiyon kapasitelerini arttıran bir sentez yöntemi ve hiyerarşik gözeneklerin boyutlarının sentez parametreleri ile değiştirilme mekanizması rapor edilmiştir. Bu çalışma, hiyerarşik gözenekli MOFların tasarımına zemin hazırlamakta ve hiyerarşik gözenekli MOFların gaz adsorpsiyon çalışmalarında kullanılması için öncü olmaktadır.
Özet (Çeviri)
Climate change is a global concern and interacts with economics, energy, and environment. Alternative energy resources are necessary to act towards global climate change and to produce energy in a sustainable way. In this Ph.D. thesis, hierarchical porous MOFs were designed to enhance the CO2 and H2 adsorption capacities of traditional MOFs. Hierarchical porous MOFs were synthesized via a perturbation assisted nanofusion synthesis strategy at which the sizes of textural pores were controlled by metal to linker ratio and synthesis temperature. Formation of hierarchical pores enhanced the BET surface areas and total pore volumes and the highest of all the reported BET surface areas and the pore volumes for MIL-88B and Fe-BTC are achieved. Introducing hierarchical porosity to the pore structure enhanced the measured CO2 and H2 adsorption capacities at 298 K. The achieved CO2 and H2 adsorption capacities (298 K and 1 bar) are higher than those of previously reported ones for MIL-88Bs and Fe-BTCs. The enhanced gas adsorption capacities are attributed to the ultramicropores present in the pore structure which have higher binding energies than the wider pores. This Ph.D. study experimentally proves the necessity of ultramicropores in the gas adsorption studies (at 298 K), reports an effortless, and feasible synthesis strategy that can form hierarchical pores and enhance the textural properties and gas adsorption capacities measured at 298 K. This study paves the way for the design of hierarchical porous MOFs and leads the way for the use of hierarchical porous MOFs in gas adsorption studies.
Benzer Tezler
- Composites of porous materials with ionic liquids: Synthesis, characterization, and selective gas sorption applications
Porlu materyallerin iyonik sıvılarla kompozitleri: Sentez, karakterizasyon ve seçici gaz ayırma uygulamaları
ÖZCE DURAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER UZUN
PROF. DR. SEDA KESKİN AVCI
- Metal-organic framework/graphene oxide derived porous carbons for platinum based electrocatalysts for oxygen reduction reaction
Metal-organik kafes/grafen oksit türevli gözenekli karbonların platin bazlı oksijen indirgenme reaksiyonu elektrokatalizörlerinde kullanımı
EMRE BURAK BOZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Novel MOF/aerogel composites ((MOFACs) for drug delivery purposes
Metal-organik kafes (MOF)/ aerojel kompozitlerinin ((MOFACların) i̇laç saliniminda kullanimi
ZEYNEP İNÖNÜ
Doktora
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY
- Development of porous ceramics for wastewater purification
Atık su filtrelenmesi için gözenekli seramiklerin geliştirilmesi
DAMLA ZEYDANLI
Doktora
İngilizce
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN
DOÇ. DR. ÇEKDAR VAKIF AHMETOĞLU
- Süper kapasitörler için bağlayıcısız nikel içeren grafen köpük elektrotunun tek adımda hazırlanması
One-step preparation of binder-free nickel containinggraphene foam electrode for supercapacitors
AZIZ AHMAD KARIMI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimyaİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERAFETTİN DEMİÇ
DOÇ. DR. BURAK GÜLTEKİN