Synthesis, characterization and catalytic investigation of iron based nano-catalyts for water oxidation reaction
Spınel yapıda nano-katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve suyun yükseltgenmesindeki katalitik etkinliklerinin incelenmesi
- Tez No: 718097
- Danışmanlar: PROF. DR. EMREN NALBANT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Metal Oksit Nanoparçacık, Nanokatalizör, Suyun Elektrokimyasal Ayrıştırılması, Oksijen Salınımı Tepkimesi, Metal Oxide Nanoparticles, Nanocatalyst, Electrochemical Water Splitting, Oxygen Evolution Reaction
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 71
Özet
Fosil yakıtların azalmasıyla birlikte yeni enerji depolama teknolojileri arayışı su gibi temiz, yenilenebilir kaynaklardan hidrojen üretimine yönelmiştir. Bu nedenle son yıllarda elektrokimyasal olarak suyun ayrılması ilgi odağı olmuştur. Ancak, suyun yükseltgenme tepkimesi dört elektron ve dört proton transferinden kaynaklanan büyük enerji bariyerine ulaşmak için yüksek potansiyele ihtiyaç duyar. Bu enerji bariyerini aşmak için yüksek kararlılık ve etkinliğe sahip katalizörler kullanılabilir. Yüksek yüzey alanına ve çok sayıda aktif bölgeye sahip metal oksit nanoparçacıklar literatürde büyük ilgi görmüştür. Bu tez çalışması, krom demir metal oksit nanoparçacıklarını sentezlemeyi ve sentezlenen nanomalzemeleri SEM, TEM, XPS, XRD, EDX ve BET teknikleri ile karakterize etmeyi amaçlamaktadır. Mikroskopi analizleri CrFeO3 nanotellerinin yaklaşık 14 nm boyutundaki nanokristallerin bir araya gelmesiyle oluştuğunu göstermiştir. Katalizörün elektrokatalitik incelemesi alkali ortamda çalışılmıştır. Nanokatalizörün aktivitesini karşılaştırmak için RuO2 kullanılmıştır. CrFeO3-FTO nanotellerinin başlangıç potensiyeli 1.63 V vs RHE olarak hesaplanırken RuO2 nanoparçacıklarının başlangıç potensiyeli 1.47 V vs RHE olarak, aşırı potensiyeli 10 mA cm-2 akım yoğunluğunda 737 mV olarak ve Tafel eğimi 57 mV dec-1 olarak görülmüştür. Sonuç olarak, CrFeO3 nanomateryalinin RuO2 ile kıyaslanabilir ve bazı demir bazlı metal oksit nanoparçacıklardan daha iyi olduğu gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The search for new energy storage technologies drew attention to the production of hydrogen from clean, renewable sources such as water with increase of scarcity of fossil fuels. Hence, water splitting electrochemically has been the centre of attention in recent years. However, water oxidation (oxygen evolution) (OER) reaction requires high potential to achieve large energy barrier occurred while transferring four electrons and four protons. To overcome this energy barrier, catalyst with high stability and activity can be used. Therefore, the earth-abundant metal oxide nanoparticles with high surface area and large numbers of active sites have gained great attention in literature. This thesis study aims to synthesize chromium-iron based bimetallic oxide nanoparticles and to characterize synthesized nanomaterials via Scanning Electron Microscope (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-Ray Photoelectron Spectrometry (XPS), X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Energy Dispersive Spectroscopy (EDX) and Brunauer-Teller- Emmett Isotherm (BET) techniques. The microscopy results showed that CrFeO3 nanowires were formed by assembly of ca. 14 nm nanocrystallites. Electrocatalytic investigation of the OER catalyst were studied in alkaline medium. To compare the activity of the nanocatalyst, benchmark RuO2 was used. The CrFeO3-FTO nanowires presented promising electrocatalytic performance with an onset potential pf 1.63 V vs RHE at where RuO2 had an onset potential of 1.47 V RHE, overpotential of 737 mV at 10 mA cm-2 current density and Tafel slope of 57 mV dec-1. As a result, CrFeO3 nanomaterial was observed as comparable to that of RuO2 and better than some iron-based metal oxide nanoparticles.
Benzer Tezler
- Dikey karbon nanotüp üretimi ve çeşitli uygulamalar için yüzey özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of vertically aligned carbon nanotubes and investigation of their surface properties for different applications
ZEYNEP DALKILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- The synthesis of urocanic acid encapsulated iron oxide based magnetic nanocatalysts and investigation of their catalytic activities
Urokanik asit ile kaplanmiş demir oksit esaslı manyetiknanokatalizörlerin hazırlanması ve katalitikaktivitelerinin incelenmesi
MOHAMMED ALİ ABDULAHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaBiyo ve Nano Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLİN SELDA POZAN SOYLU
- 4,4'-dıhydroxytetraphenylmethane köprülü yeni tip ftalosiyanin bileşiklerinin sentezi ve spektroanalitik karakterizasyonu
Synthesi̇s and characterization of ball-type metallophthalocyanines based on 4,4'-dihydroxytetraphenylmethane having catalytic specialty
ELVAN DOĞAN
- Farklı demir öncüllerinin ve seryum fonksiyonlarının FT-olefin performansına olan etkilerinin incelenmesi
Investigation the effect of different iron precursor and cerium functions on FT-olefin performance
DENİZ BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR
- Iron based magnetic nanoparticles: Synthesis using different production methods, encapsulation with silica/graphene, characterization and performance tests
Demir esaslı manyetik nanopartiküller: Farklı metotlar kullanarak sentezlenmesi, silika/grafen ile enkapsülasyonu, karakterizasyonu ve performans testleri
SIDDIKA MERTDİNÇ ÜLKÜSEVEN
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI