Consequences of thermal treatments in flowing ammonia on the surface characteristics of graphene aerogel
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 661193
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPER UZUN, DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Graphene based materials are excellent candidates as both bulk catalysts and support materials for supported metal catalysts due to their large surface areas, great excellent and chemical properties. Their catalytic performances can be tuned through controllable modifications on their chemical and electronic structures of them. Moreover, they are environmentally friendly and economical. Therefore, they can be considered as a good alternative to the industrial catalysis such as transition metals. Graphene aerogel is 3D structure of Graphene and contains oxygen functional groups and specific defect sites which contribute to the active sites of the structures. Hence, it has gained interest for the catalytic processes and become a convenient way of utilizing the graphene sheets. In this thesis, graphene aerogel samples prepared by modified Hummers method were treated at four different temperatures (300, 500, 700, and 900°C) under pure ammonia flow to alter their electronic structures and to control their functional groups. The change in the functional groups of N-doped graphene aerogels have been unveiled from X-ray Photoelectron Spectroscopy XPS, Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), Elemental Analysis (CHSN-O). XPS results showed that the compositions of N-containing groups and the intensity of oxygen functional groups can be controlled via thermal treatment. The elimination of the functional groups was observed at 700°C at which the composition of N containing groups reached to the lowest amount among the four thermally treated N doped graphene aerogel samples. CHSN-O, EDX have supported that idea. The elimination of oxygen functional groups were also observed by X-ray Diffraction (XRD), indicating a decrease in the lattice spacing of the samples from 0.374 nm to 0.328 nm. The defect density has been measured through Raman Spectroscopy. The impact of thermal annealing and the increase in the compositions of graphitic N groups on the quantity of the defect sites were demonstrated. Additionally, it was observed from Scanning Electron Microscopy (SEM) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) that morphology and the surface area were affected also by thermal annealing in terms of the change in the defect sites, the functional groups, and the pore size of the samples after thermal treatment at elevated temperatures. Furthermore, Thermogravimetric Analysis (TGA) has been presented that the resilience of the samples developed with thermal treatment. Finally, Temperature Programmed Desorption Analysis (TPD) was performed to observe the change in the basic sites with respect to the change of the composition of the different N containing bonds. The catalytic performance of the N-doped graphene aerogel samples was investigated on hydrogenation ethylene and the impact of the modifications on the ammonia treatment temperature on catalytic performance was revealed. The performance analysis revealed that the increase in the annealing temperature has a negative impact on the activity of thermally annealed N doped GA. In the future studies, the results of the modifications done on N doped graphene aerogel can be used to produce supported metal catalysts and do controllable modifications on the electronic structure of them.
Özet (Çeviri)
Grafen bazlı malzemeler, katalizör ve kataliz destek malzemesi olmak için oldukça uygun yapıdadırlar. Çünkü yüksek yüzey alanına sahiptirler ve üstün elektronik yapıları vardır. Çevresel ve ekonomik faktörleri de göz önüne alındığında, endüstriyel katalizörlere alternatif olarak gösterilebilecek, oldukça uygun adaylar oldukları anlaşılabilir. Elektronik ve kimyasal yapılarında yapılacak kontrollü modifikasyonlarla katalitik performansları endüstriyel katalizörlerin performansının üzerine çıkabilir. Bu tezde grafen aerojel numunelerine amonyak gazı altında termal muamele yapılarak elektronik yapıları değiştirilmiş ve oksijen fonksiyonel gruplarının kompozisyonlarının kontrol edilebilmesi hedeflenmiştir. Grafen aerojel numuneleri modifiye edilmiş Hummers yöntemi ile üretilmiş ve saf amonyak gazı altında 4 farklı sıcaklık derecesinde (300, 500, 700, ve 900°C) termal muamele görmüşlerdir. N katkılı grafen aerojellerin fonksiyonel yapısındaki değişimler X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Enerji Dağılımlı X-ışını Spektroskopisi EDX, Elementel Analiz (CHSN-O) analizlerinin sonuçları doğrultusunda ortaya konulmuştur. Sonuçlar Nitrojen ve Oksijen fonksiyonel gruplarının oranlarının termal muamele ile kontrol edilebileceğini göstermiştir. Nitrojen atomunun kütlece oranı termal muamele sonucu, 4 farklı sıcaklıkta indirgenen numuneler arasında, 700°C' de termal muamele gören N katkılı en düşük değerine ulaşmıştır. CHSN-O, EDX analizleri de bu sonucu destekleyen yöndedir. X-ışını Difraksiyon(XRD) analizi de oksijen fonksiyonel gruplarının oranının sıcaklıkla azaldığını göstermektedir ve bu sonuç katmanlar arası uzaklıklığın 0.374 nm'den 0.328 nm'ye düşüşünden anlaşılabilmektedir. Yapısal bozukların yoğunluğundaki değişimler Raman Spektrometresi analizleri ile ölçülmüştür ve termal indirgemenin ve grafittik N oranının artışının yapısal bozuklukların oranı üzerindeki etkisi gösterilmiştir. Bunlar ek olarak, Taramalı Elektron Mikroskobu(SEM) ile termal indirgenme sıcaklığına bağlı olarak yüzey morfolojisindeki değişim ve Brunauer-Emmett-Teller (BET) analizleri ile termal muamele sonucu gözenek büyüklüğündeki değişimin yüzey alanına etkisi görülmüştür. Bunun dışında, Termogravimetrik Analiz (TGA) ile üretilen malzemelerin termal indirgenme sıcaklığının artışına bağlı olarak, dayanıklılıklarındaki artış görülmüştür. Son olarak, Farklı N içeren bağların bileşimindeki değişime göre temel bölgelerdeki değişimi gözlemlemek için Sıcaklık Programlı Desorpsiyon Analizi (TPD) yapıldı. Katalitik performans ölçümü etilen hidrojenasyonu reaksiyonu ile yapılmıştır ve N katkılı grafen aerojellerin yapısında değişimlerin katalitik performansa etkisi gösterilmiştir. Gelecek çalışmalarda, N katkılı grafen aerojel üzerinde yapılan değişikliklerin sonuçları, metal destekli katalizörler üretmek ve bunların elektronik yapısı üzerinde kontrol edilebilir modifikasyonlar yapmak için kullanılabilir
Benzer Tezler
- Organik ve konvansiyonel yöntemlerle üretilen çeşitli kuruyemişlerin akrilamid içeriklerinin karşılaştırılması
A comparison of acrylamide contents of some nuts produced organically and conventionally
AYDIN BAHA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gıda MühendisliğiNamık Kemal ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT TAŞAN
- Alt ekstremite varis tedavisinde endovenöz lazer ablasyon ve endovenöz radyofrekans ablasyon tedavilerinin etkinliğinin karşılaştırılması
Comparison of endovenous laser and radiofrequency ablation treatment efficiencies in lower extremity varicose veins
ALİ KIVANÇ KIRAL
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2015
Göğüs Kalp ve Damar CerrahisiDokuz Eylül ÜniversitesiKalp ve Damar Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZTEKİN OTO
- Akne skarlarının tedavisinde 1064 nm Q-switched Nd: YAG lazer ile mikroiğneleme yönteminin sonuçlarının retrospektif karşılaştırılması
Retrospective comparison of the results of 1064 nm Q-switched Nd: YAG laser and microneedling method in the treatment of acne scars
AYRİS ÖZTÜRK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2024
DermatolojiEge ÜniversitesiDeri ve Zührevi Hast. Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLGEN ERTAM SAĞDUYU
- Determination of the tumoricidal effect by in-vitro methods for the acquiring of food-sourced bioactive protein and the formation of active pharmaceutical substance
Gıda kaynaklı biyoaktif protein eldesi ve aktif ilaç etken maddesinin oluşturulması amaçlı tümorisidal etkinin in vitro yöntemlerle belirlenmesi
REYHAN KOYUNCU
Doktora
İngilizce
2023
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Flor sübstitüe ftalosiyaninler ve biyolojik özelliklerinin incelenmesi
Fluorine substituted phthalocyanines and investigation of their biological properties
BAŞAK SEZGİ BİLEN