Utilization of ethanol to enhance photocatalytic NOx oxidation and storage on TiO2
Fotokatalik NOx yükseltgenmesi ve depolanmasının etanol ile zenginleştirilmiş TiO2 kullanılarak artırılması
- Tez No: 828198
- Danışmanlar: PROF. DR. EMRAH ÖZENSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizikokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Azot oksitlerin (NOx), özellikle azot monoksit (NO) ve azot dioksitin (NO2) insan sağlığına ciddi olumsuz etkileri vardır. Bu nedenle, yarı iletken malzemelerin kullanıldığı fotokatalitik yöntemler, bu tür zehirli gazların gideriminde ilgi çekici bir yaklaşımdır. Fotokatalitik süreçlerde, sadece doğada bol bulunan güneş ışığı, su ve oksijen kullanılması yeterlidir. Kimyasal dayanıklılığı, uzun süreli kararlılığı ve ucuz maliyetine karşın, titanyum dioksitin (TiO2), NOx giderim performansı ve katalitik seçiciliği düşüktür. Bu çalışmada, Degussa P25'e basit bir alkol yüklemesi yapılarak, düşük sıcaklıklarda elde edilmiş, renkli TiO2 nanopartikülleriyle, UV-A ışıması altında, NOx türlerinin fotokatalitik oksidasyonu ve depolanması (PHONOS) araştırılmıştır. Etanolle işlem sonucu renklenen ticari TiO2'nin (Degussa P25), NOx gideriminde fotokatalitik aktivitesinin TiO2'ye uygulanan sıcaklık işlemiyle değişkenlik gösterdiği bulunmuş ve en yüksek fotokatalitik aktivite 150 oC sıcaklıkta elde edilmiş örnekte gözlenmiştir. Optimize edilmiş fotokatalizörün detaylı analizi, yüzeyde adsorplanmış formik asit ve asetat fonksiyonelliklerinin varlığını göstermiştir. TiO2'e uygulanan bu işlem sayesinde, Ti3+ ve oksijen boşluklarının oluştuğu öngörülmüş ve bunun gözlemlenmesi amacıyla X-Ray Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Raman Spektroskopisi ve DR-UV-Vis Spektroskopisi (DR-UV-Vis) analizleri yapılmıştır. Bu şekilde zenginleştirilmiş titanya fotokatalizörlerinin, ticari olarak kullanılan P25 fotokatalizöründen hem kısa (1 saat), hem de uzun (15 saat) süreli deneylerde daha verimli çalıştığı gözlemlenmiştir. Son olarak, yüzeyde oluşan nitrat/nitrit türlerine yönelik seçiciliği arttırmak için CaO eklenmiştir ve yüzeydeki NOx depolama alanlarının depolama kapasitelerinin arttırılması ve fotokatalitik aktivitenin uzun zamana yayılması sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Nitrogen oxides (NOx), especially nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2) severely affect human health. In this regard, semiconductor photocatalysis present an appealing approach, since the only requirements for this procedure are sunlight, water and oxygen which are naturally abundant. Despite its favorable properties like chemical inertness, long-term stability and low cost, titania (TiO2) has a lower NOx abatement performance due to its low selectivity towards nitrites/nitrates as final product. In this work, we report a simple monohydric alcohol impregnation protocol at mild temperature range to synthesize colored TiO2 nanoparticles for efficient photocatalytic NOx oxidation and storage (PHONOS) application under UVA illumination. The ethanol induced coloration of commercial benchmark TiO2 (P25) and photocatalytic activity for NOx abatement were observed to be dependent on heat-treatment temperature; the highest activity was obtained at 150 °C. Comprehensive analyses of the optimized photocatalyst suggest the presence of surface functionalities of adsorbed formic acid and acetate. The doping of TiO2 with these in situ generated impurities results in the generation of Ti3+ and oxygen vacancies (Vos) (intrinsic defects) which are aimed to be observed using X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Raman Spectroscopy and Diffuse Reflectance UV-Visible Spectroscopy (DR-UV-Vis). These fine-tuned materials demonstrated superior photocatalytic performance surpassing conventional P25 benchmark in short (1 h) and long term (15 h) evaluation studies. Special attention has been paid to the selectivity of the designed photocatalyst toward nitrate/nitrite formation and CaO was introduced as NOx storage domains to further improve the stability of best performing photocatalysts for extended time period.
Benzer Tezler
- A system based rational approach to improve first and second generation bioethanol production by Saccharomyces Cerevisiae
Saccharomyces Cerevisiae ile birinci ve ikinci kuşak biyoetanol üretiminin sistem bazlı akılcı bir yaklaşımla iyileştirilmesi
CEYDA KASAVI
Doktora
İngilizce
2013
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BETÜL KIRDAR
DOÇ. DR. EBRU TOKSOY ÖNER
- Investigation of thermal and mechanical behavior of carbon nanotube reinforced ultra-high molecular weight polyethylene composites under cryogenic conditions
Karbon nanotüp takviyeli ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen kompozitlerin termal ve mekanik davranışlarının kriyojenik koşullar altında incelenmesi
GÜLŞAH BAHÇELİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Endüstriyel bir atık olarak hurma çekirdeği; kavurma prosesinin hurma çekirdeği unu ve hurma çekirdeği kahvesinin antioksidan kapasitesi üzerine etkisi
Date seed as an industrial waste; effect of roasting on antioxidant capacity of date seed flour and date seed coffee brews
HATİCE MERVE KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Pichia pastoris MIG1 geninin moleküler ve fonksiyonel karakterizasyonu
Molecular and functional characterization of Pichia pastoris MIG1 gene
SEMİRAMİS YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
BiyolojiAkdeniz ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET İNAN
- Determination of antibacterial activity mechanism of red rose petal extract
Kırmızı gül yaprağı ekstraktının antibakteriyel aktivite mekanizmasının belirlenmesi
KAZI JANNATUL MARDIA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Gıda MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERAP COŞANSU AKDEMİR