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
- Tez No: 705271
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Geçiş metal nanokatalizörü, Bimetalik nanopartiküller, Alaşım nanopartikülleri, Grafen hidrojel, Heterojen kataliz, Amonyak boran, Dehidrojenasyon, Hidrojen enerji, Transition metal nanocatalyst, Bimetallic nanoparticles, Alloy nanoparticles, Graphene hydrogel, Heterogeneous catalysis, Ammonia borane, Dehydrogenation, Hydrogen energy
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 190
Özet
Amaç: Bu tez çalışmasında, oda sıcaklığında amonyak boran (AB)'nın hidrolizinden hidrojen üretimi için etkinliği yüksek, ekonomik ve tekrar kullanılabilir grafen hidrojele (GH) tutturulmuş geçiş metallerini içeren monometalik, bimetalik ve trimetalik nanokatalizörlerin hazırlanması için herkes tarafından kolayca uygulanabilir tek basamaklı yeni bir sentez yönteminin elde edilmesi amaçlandı. Yöntem: Geliştirilen özgün sentez yöntemi, aynı anda grafen oksidin (GO) grafen hidrojele (GH) dönüştürülmesine ve geçiş metal öncüllerinin GH üzerine tutturulmuş nanoparçacıklara indirgenmesine izin veren, yüzey aktif madde içermeyen tek kapta gerçekleştirilen bir hidrotermal prosedürü içermektedir. Sentezlenen GH destekli nanokatalizörün yapıları TEM, STEM-HAADF, EDS element haritalama, XRD, XPS ve ICP-MS gibi birçok gelişmiş analitik yöntem kullanılarak incelendikten sonra AB hidrolizinden hidrojen üretiminde nanokatalizörlerin katalitik aktiviteleri araştırıldı. Bulgular: Optimize edilmiş sentez prosedürü sayesinde monometalik GH-M (M:Co, Ni, Cu, Ru) nanokatalizörleri, bimetalik GH-CoCu, GH-CoNi, GH-CuNi ve GH-RuM (M: Co, Ni, Cu), ve trimetalik GH-CoCuNi nanokatalizörleri başarılı bir şekilde sentezlendi. Sentezlenen bimetalik ve trimetalik nanokatalizörlerin karakterizasyon sonuçları alaşım oluşumu doğruladı. AB'nin hidrolizinden hidrojen üretiminde elde edilen yüksek katalitik aktiviteler, oluşturulan alaşımlarda gözlenen sinerjik etkileşimler ile doğrudan ilişkili olduğu ortaya konuldu. Sonuç: Sonuç olarak soy olamayan geçiş metalleri ile elde edilen bimetalik ve trimetalik nanokatalizörler monometalik muadillerine göre daha iyi katalitik perfomanslar sağladığı deneysel olarak gösterildi. Çok az oranla bile, Ru'nun Co , Ni ve Cu ile alaşım yapısında bir araya gelince monometalik muadiline göre çok yüksek katalitik performanslara ve stabiliteye sahip economik bimetalik kalatizörler geliştirildi.
Özet (Çeviri)
Purpose: In this thesis, a new, easily applicable one-step synthesis method was developed for the preparation of highly efficient, economical, and reusable monometallic, bimetallic and trimetallic nanocatalysts containing transition metals supported on graphene hydrogel (GH) for the hydrogen production from hydrolysis of ammonia borane (AB) at room temperature. Method: The developed synthesis method comprised a surfactant-free one-pot hydrothermal procedure that allows simultaneous conversion of graphene oxide (GO) to graphene hydrogel (GH) and reduction of transition metal precursors to metal nanoparticles supported on GH. After the elucidation of structure of as-synthesized GH-supported nanocatalysts with many advanced analytical methods including TEM, STEM-HAADF, EDS element mapping, XRD, XPS and ICP-MS, the catalytic activity of nanocatalysts in the hydrogen production from AB hydrolysis was investigated in detail. Findings: Thanks to the optimized synthesis procedure, monometallic GH-M (M:Co, Ni, Cu, Ru) nanocatalysts, bimetallic GH-CoCu, GH-CoNi, GH-CuNi and GH-RuM (M: Co, Ni, Cu), and trimetallic GH-CoCuNi nanocatalysts were successfully synthesized. The characterization results of the synthesized bimetallic and trimetallic nanocatalysts confirmed the alloy formation. The high activities achieved in the production of hydrogen from the hydrolysis of AB were attributed to the synergistic effects aroused between the distinct metals in the alloy structure. Results: In conlusion, bimetallic and trimetallic nanocatalysts obtained with non-noble transition metals showed better catalytic performances than their monometallic counterparts. When Ru is combined with Co, Ni and Cu even at very low molar ratio of Ru, more economical bimetallic catalysts with much higher catalytic performances and stability were developed.
Benzer Tezler
- 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
- Computational investigation of electronic and optical properties of metal nano-clusters supported on n-doped bilayer graphene structures
Azot katkılı çift katmanlı grafen ile desteklenmiş metal nanokümelerinin elektronik ve optik özelliklerinin hesaplamalı incelenmesi
ÖZLEM ÜNLÜ
Doktora
İngilizce
2019
KimyaBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET MORKAN
- AB-initio modelling of oxygen reduction reaction on doped graphene surface in acidic media
Katkılanmış grafen yüzey üzerindeki oksijen indirgenmereaksiyonunun asidik ortamda AB-initio modellenmesi
HASAN OZAN AVCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADEM TEKİN
- Development of metal & metal oxides decorated graphene-based electrode materials for next generation Li-ion and Li-O2 batteries
Yeni nesil Li-iyon ve Li-O2 pilleri için metal ve metal oksit dekore edilmiş grafen esaslı elektrot malzemelerinin geliştirilmesi
ADNAN TAŞDEMİR
Doktora
İngilizce
2020
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiPROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP YÜRÜM
- İndirgenmiş grafen okside desteklenmiş nikel-paladyum alaşım nanopartikülleri: Sentezi, yapısal tanımlanmaları ve amonyak boran'dan hidrojen üretiminde katalitik etkinlikleri
Monodisperse nickel - palladium alloy nanoparticles supported on reduced graphene oxide as highly efficient catalysts for the hydrolyt icdehydrogenati on of ammonia borane
NESİBE SEDANUR ÇİFTCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Bilim ve TeknolojiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER METİN