Synthesis and characterization of magnesium cobalt oxide and chromium cobalt oxide nanoparticles anchored ZnO semiconductor and their investigation as a catalyst in electrochemical water splitting
Magnezyum kobalt oksit ve krom kobalt oksit nanoparçacıklarına bağlı ZnO yarı iletkenlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokimyasal su bölmesinde katalizör olarak incelenmesi
- Tez No: 843839
- Danışmanlar: PROF. DR. EMREN NALBANT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Fosil yakıtların artan tüketimiyle birlikte çevresel endişeler de artmakta; bu durum ucuz, verimli, güvenli ve sürdürülebilir enerjiye olan ihtiyacı daha da artırmaktadır. Hidrojen, fosil yakıtlar ve nükleer enerji gibi istikrarsız enerji kaynakları için ideal bir alternatif olarak kabul edilmektedir. Hidrojenin suyun parçalanmasıyla elde edilmesi de hem etkin hem de doğa dostu bir metod olarak düşünülmektedir. Özellikle, suyun yükseltgenmesi oldukça yavaş bir yarı tepkime olup, uygun katalizörlerin kullanımı ile hızlandırılabilir. Ru ve Ir bu tepkimeler için en etkin katalizörler olmasına rağmen yüksek maliyetli olmaları onların kullanımlarını kısıtlamaktadır. Bu nedenle, hidrojen üretimi için metal oxide temelli alternatif katalizörlerin geliştirilmesi aktif araştırma alanı olmuştur. Yarı iletkenler (örn. ZnO, TiO2) ve çift metal oxitleri (örn. Spinel) birleşmesinden oluşan hibrit yapılar özellikle fotokatalitik uygulamalar için oldukça ilgi çekmektedirler. Bu çalışmada, ZnO-MgCo2O4 ve ZnO-CrCo2O4 hibrit nanokatalizörler suyun fotokimyasal yolla ayrıştırılmasındaki potansiyel uygulamaları için sentezlenmiştir. Sentezlenen nanoparçacıkların karakterizasyonu için XRD, ESEM, EDX, XPS, ICP-OES, TEM ve BET teknikleri kullanılmıştır. Ayrıca sentezlenen malzemelerin suyun ayrıştırılmasındaki elektrokatalitik aktiviteleri de incelenmiştir. Sentezlenen hibrit yapılar; P-ZnO/N-MgCo2O4 ve P-ZnO/C-CrCo2O4 için sırasıyla 1.68 V ve 1.59 V (RHE) başlangıç potansiyelleri ile 528 mV ve 447 mV aşırı potansiyelleri elde edilmiştir. Bu sonuçların RuO2 için elde edilenler ile kıyaslanabilir olmaları sebebiyle elde edilen yeni katalizörlerin hedef uygulama için ümit vadettikleri düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
There is an increasing demand for inexpensive, efficient, safe, and sustainable energy due to rising environmental concerns over the extensive use of fossil fuels. Hydrogen, as an energy carrier, stands as an ideal substitute for fossil fuels and unstable energy sources like nuclear power. The water splitting offers an effective and environmentally friendly way of producing hydrogen. Specifically, the water oxidation half reaction is a critical yet slow and energy-intensive process, often resolved with the use of appropriate catalyst. Although Ru and Ir metals are considered very effective catalysts for these reactions, their cost and rarity pose limitations. Consequently, development of metal oxide based new catalyst for hydrogen production has become active research area. Hybrid materials of semiconductors (i.e. ZnO, TiO2) and bimetallic transition metal oxides (i.e. spinel) are very intriguing, particularly for photocatalytic applications. In this study, ZnO-MgCo2O4 and ZnO- CrCo2O4 hybrid nanocatalysts were synthesized for their potential utility in photochemical water splitting. Various characterization techniques, XRD, ESEM, EDX mapping, XPS, ICP-OES, TEM, and BET analysis were employed to analyze the synthesized nanoparticles. Furthermore, the electrocatalytic activities of the synthesized materials in water splitting were investigated. The synthesized nanomaterilas, P-ZnO/N-MgCo2O4 and P-ZnO/C-CrCo2O4, demonstrated OER catalytic performance with onset potentials of 1.68 V and 1.59 V (vs RHE), and overpotentials of 528 mV and 447 mV, respectively. The synthesized new catalysts show great promise for target application as the reported results are comparable to those of RuO2.
Benzer Tezler
- Manyetik nanopartiküllerin birlikte çökelme yöntemi ile sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of magnetic nanoparticles by co-precipitation method
TUĞBA AKBEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERİL ÖZÇELİK
- Farklı destek ve katalizör malzemeleri ile tek duvarlı karbon nanotüp sentezi
Synthesis of single walled carbon nanotubes with different substrats and catalysts
FATİH GÜMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- Magnezyum hidrür bileşiğiyle kalsiyum tuzlarından kalsiyum borhidrür sentezi ve borhidrür bileşiklerinin katalitik dehidrojenasyonu
Calcium borohydride synthesis by magnesium hydride compound from calcium salt and catalytic dehydrogenation of borohydride compounds
TUĞBA AKKAŞ BOYNUEĞRİ
Doktora
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÜRÜ
- Synthesis of poly (Methyl methacrylate) reinforced by multi-walled carbon nanotubes and magnetite nanofillers
Mwcnt ve magnetit nanodolgular ile güçlendirilmiş poli (Metil metakrilat) sentezi
ECEM ERMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Yeni tür porfirazin türevlerinin sentezi, karakterizasyonu ve metal komplekslerinin hazırlanması
Synthesis and characterization of novel porphyrazine derivatives and preparation of their metal complexes
BAHADIR KESKİN