Preparation and characterization of metal oxide supported group 9b metal nanoparticles and their use as electrocatalysts in water splitting
Metal oksitlerle desteklenmiş grup 9b metal nanoparçacıklarının hazırlanması, tanımlanması ve elektrokimyasal katalizörler olarak suyun ayrışmasında kullanılması
- Tez No: 758259
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET MUHTAR ÖNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: 237
Özet
Hidrojen sahip olduğu yüksek enerji yoğunluğundan dolayı önemli bir enerji taşıyıcısı olarak düşünülmektedir. Bu nedenle hidrojen üretimi oldukça dikkat çekmektedir. Hidrojen üretim yolları arasında suyun ayrışması iyi bilinen çevre dostu hidrojen üretim metotlarından biridir. Suyun ayrışmasında çok çeşitli katalizörler test edilmesine rağmen, uzun ömürlü ve etkili eletrokatalizörlerin geliştirilmesi halen önemli bir araştırma konusudur. Bu tez metal oksitlerle desteklenmiş grup 9B metal nanoparçacıklarının (Co, Rh, Ir) hazırlanması, tanımlanması ve suyun ayrışmasında kullanılmasını kapsamaktadır. Metal nanoparçacıkları titanya, zirkonya ve serya gibi çeşitli metal oksit yüzeylerinde basit impregnasyon metodu ile oluşturulup hazırlanan katalizörler gelişmiş analitik tekniklerle tanımlanmıştır. Camsı karbon elektrotları üzerindeki katalizörlerin elektrokatalitik aktiviteleri ve dayanıklılıkları suyun ayrışmasında gerçekleşen oksijen ve hidrojen üretim tepkimelerinde araştırılmıştır. Polarizasyon eğrilerine göre, Ir/CeO2'nin başlangıç potansiyeli ve aşırı potansiyeli sırasıyla -13.0 ve -23.0 mV olarak bulunmuştur. Ayrıca, diğer Rh ve Co bazlı katalizörler arasında, Ir/CeO2 daha düşük Tafel eğimi (38.7 mV.dec-1), daha yüksek devir frekansı (1.95 s-1) ve daha yüksek değişim akımı yoğunluğu (2.69 mA.cm-2) sağladı. Ek olarak, Ir/CeO2, asidik ortamda 20.000 döngüden sonra bile üstün stabilite gösterdi ve bu da Ir/CeO2'yi HER için umut verici bir elektrokatalizör yaptı. Öte yandan, Co/CeO2 düşük aşırı potansiyel (0.365 V), düşük Tafel eğimi (65.0 mV.dec-1), ve yüksek TOF değerleri ile alkali bir ortamda oksijen oluşumu reaksiyonu için etkileyici performans sergiledi. Ticari Co3O4, stabilite testi sonrasında aktivitesini büyük ölçüde kaybetmesine rağmen, Co/CeO2'nın Tafel eğiminde ve aşırı geriliminde gözle görülür bir değişiklik gözlenmedi.
Özet (Çeviri)
Hydrogen has been regarded as a crucial energy carrier due to its high energy density. Therefore, there is an increasing attention for the production of hydrogen. Among the hydrogen production methods, water splitting is one of the well-known environmentally friendly methods for the production of hydrogen. Although a large variety of catalysts have been tested in water splitting, the development of efficient and long-lived electrocatalysts is still an important issue. This thesis covers the preparation, characterization and the catalytic use of metal oxide supported group 9B metal nanoparticles (Co, Rh, Ir) in water splitting. Metal nanoparticles were formed on the surface of various metal oxides such as titania, zirconia and ceria by a simple impregnation method and the catalysts were characterized by advanced analytical techniques. The electrocatalytic activity and stability of the catalysts on glassy carbon electrode for both oxygen and hydrogen evolution reactions in water splitting were investigated. The onset potential and overpotential of Ir/CeO2 were found as -13.0 and -23.0 mV, respectively. Moreover, among the other Rh and Co based catalysts, Ir/CeO2 provided lower Tafel slope (38.7 mV.dec-1), higher turnover frequency (1.95 s-1) and higher exchange current density (2.69 mA.cm-2). Ir/CeO2 shows superior stability even after 20 000 cycle in acidic environment which makes Ir/CeO2 as a promising electrocatalyst for HER. On the other hand, Co/CeO2 exhibited impressive performance for the oxygen evolution reaction in an alkaline environment with low overpotential (0.365 V), low Tafel slope (65.0 mV.dec-1), and high TOF value. Although the commercial Co3O4 loses its activity to a great extent after the stability test, for the Co/CeO2 no noticeable change was observed in Tafel slopes and overvoltages.
Benzer Tezler
- Fischer Tropsch sentezi için zeolit destekli demir katalizörlerin geliştirilmesi
Development of zeolite supported iron based catalysts for Fischer Tropsch synthesis
BETÜL GÜRÜNLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL
- Kitosan/ZnFe2O4 nanokompozit malzemesi hazırlanması, karakterizasyonu ve kanser ilacı yüklenen malzemeden ilaç salımının incelenmesi
Preparation, characterization and examination of drug release from cancer drug loaded nanocomposite chitosan/ZnFe2O4 material
MERVE ECE TEMELKURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
ÖĞR. GÖR. ZEYNEP KALAYCIOĞLU
- Elektrospinning tekniği ve UV ışımasının eşzamanlı olarak uygulanması ile nanofiber membranların uygulanması hazırlanması ve kıymetli metallerin adsorpsiyonunda
Preparation of nanofiber membranes by the implementation of electrospinning technique and UV radiation simultaneously and application on adsorption of precious metals
BİHTER ZEYTUNCU
Doktora
Türkçe
2014
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- Preparation and characterization of supported metal catalysts by sol-gel method
Metal katalistlerin sol-jel metodu ile hazırlanması ve karakterizasyonu
ZEYNEP TOSYALI
