Theoretical modeling of heterolytic mechanism for H2 production: A detailed investigation of Cobalt(II)-polypyridyl catalyst
H2 üretimi heterolitik mekanizmasının teorik modellemesi: Kobalt(II)-polipiridil katalizörünün detaylı olarak incelenmesi
- Tez No: 747886
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YELİZ GÜRDAL DURĞUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Ab initio, Moleküler dinamik, Serbest enerji, Yoğunluk fonksiyonu teorisi, Ab initio, Molecular dynamic, Free energy, Density function theory
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Adana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hidrojen (H2) molekülü biyokütle, su ve biyokarbonun içerisinde doğal olarak bulunan bir enerji taşıyıcısıdır. Güneş enerjisi ise bitkilerin fotosentez mekanizmalarında doğal olarak kullandıkları en yaygın bulunan enerji kaynağıdır. Araştırmacılar doğanın önemli bir olayı olan fotosentezin ışıklı reaksiyonlarındaki kusursuz H2 üretme yolağından ilham almışlardır. Fotosentezin su indirgeme mekanizmasını taklit etmek amacıyla çok çeşitli geçiş metalleri kullanılmıştır. Buna rağmen araştırmacılar, kobalt bazlı fotokatalizörleri keşfedene kadar, fiyat/performans açısından tatmin edici bir cevap bulamamışlardır. Yakın zamanda, Kobalt bazlı fotokatalizörler kullanılarak fotokatalitik su indirgemesi üzerine bir çok araştırma yapılmıştır. Bu bağlamda, tezimizde düzgün dörtyüzlü koordinasyona ve çoklu piridil grubuna sahip Co-bazlı katalizörün su indirgeme, bir diğer adıyla, H2 üretme mekanızması Ab-initio moleküler dinamik, Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi ve Serbest Enerji Pertürbasyon Teorisi kullanılarak incelenmiştir. Bu tezdeki amacımız, oktahedral koordinasyondaki düzenlemenin etkisini açıklığa kavuşturmak ve ayrıca, heterolitik H2 üretme mekanizmasının yolaklarından ikisi olan ECEC ve EECC mekanizmalarını karşılaştırmaktır. Dolayısıyla, çalışma boyunca, hidrojen üretim döngüsünün ECEC ve EECC mekanizmaları değerlendirilerek, mekanizmanın her ara adımı simüle edilmiş ve ayrıca Co-bazlı su indirgeme katalizörünün çevresindeki çözelti tepkisi incelenmiştir. Buna ek olarak, her iki mekanizmanın her bir adımının elektronik yapıları ek simülasyonlar uygulanarak analiz edilmiştir. Elektron transferi için Marcus Teorisi kullanılmış ve indirgenme serbest enerjileri hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
Hydrogen (H2) molecule is a remarkable carrier of energy that is found naturally in biomass, water, and hydrocarbon. Solar energy is the most abundant energy source, which plants inherently uses to feed their photosynthesis mechanisms. Hereupon, researchers gain inspiration of these nature's great event, the light reactions of impeccable H2 production pathway of photosynthesis. In order to mimick the water reduction mechanism of photosynthesis, various transition metals have been employed. However, a satisfactory solution couldn't been found in the terms of price/performance ratio. Recently, researchers have investigated photocatalytic water reduction by taking advantage of Cobalt based photocatalysts. In this connection, by applying Ab-initio Molecular Dynamics simulations as well as Density Functional Theory, and Free Energy Perturbation Theory, we investigate water reduction, also known as H2 production, mechanism of Co-based poly-pyridyl catalyst having perfect octahedral coordination. At this thesis, our aim is to clarify the effect of regulation at octahedral coordination and compare the two pathways of, ECEC and EECC, H2 production mechanism. Consequently, for the hydrogen production cycle, both ECEC and EECC mechanisms are utilized and each intermediate step is simulated in order to determine the allowed spin states as well as solvent response around the reaction center of Co-based water reduction catalyst investigated. Furthermore, by performing additional simulations the electronic structures of each intermediate step of both mechanisms have been analyzed. Reduction free energies have been calculated using Marcus theory of electron transfer.
Benzer Tezler
- Theoretical modeling of derivatives of RGD
RGD türevlerinin teorik olarak modellenmesi
BARAN ULUCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
KimyaFatih ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SEDAT COŞGUN
DOÇ. DR. LEVENT SARI
- Theoretical modeling of the energy efficiency of a shopping mall
Bir alışveriş merkezinin enerji verimliliğinin teorik modellenmesi
HAMZA ABUALESS
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
EnerjiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR BİLEN
- Theoretical modeling and experimental characterization of erbium-based hydroxyapatites doped with different elements and quantum chemical study of some basic organic compounds
Farklı elementlerle katkılanmış erbiyum esaslı hidroksiapatitlerin teorik modellenmesi ve deneysel karakterizasyonu ve bazı temel organik bileşiklerin kuantum kimyasal çalışması
LANA OMAR AHMED AHMED
Doktora
İngilizce
2023
Bilim ve TeknolojiFırat ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PROF. DR. NİYAZİ BULUT
- Game theoretical modeling of stock exchanges
Borsanın oyun teorisiyle modellenmesi
ALİ NÜVİT VEYSOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALBERT ERKİP
- Communication theoretical modeling and analysis of neuronal communication with synaptic plasticity
Sinaptik plastisite ile nöro-spike iletişimin iletişim teorik modellemesi ve analizi
TOOBA KHAN
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN