Mechanistic investigation of carbon dioxide hydrogenation on bimetallic iron-cobalt surfaces by density functional theory
Bimetalik demir-kobalt yüzeylerinde karbondioksit hidrojenasyonunun yoğunluk fonksiyonel teorisi'ne göre mekanistik incelenmesi
- Tez No: 848454
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ CAN KIZILKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Climate change due to the increase in global CO2 emissions has intensified the importance of not only reducing CO2 production but also utilizing it for the production of chemicals and fuels through catalytic CO2 conversion. The rational design of active and selective catalysts has critical importance towards the industrial application of these processes. In this thesis, a computational study was performed to investigate the mechanism of CO2 hydrogenation for producing of C1 hydrocarbons and gain an atomic level understanding of the structure-activity relationships on the (111) surface of FeCo bimetallic catalysts, to guide the design of bimetallic catalysts based on first principles. In this thesis, the kinetics of elementary reactions of CO2 hydrogenation to C1 hydrocarbons on fcc-Co(111) and Fe-doped Co(111) [FeCo(111)] surfaces were compared using density functional theory (DFT). Our investigation revealed that the incorporation of Fe on the Co(111) surface slightly decreased the overall reaction rate despite promoting CO2 activation. The FeCo(111) surface slows down hydrogenation reactions due to the lower atomic H coverages and higher activation energies, attributed to the Lewis basic character of Fe atoms. Fe-doping primarily inhibits the removal of oxygen from cobalt surfaces. Consequently, Fe doping is expected to promote the formation of oxidic phases on the bimetallic FeCo catalysts during CO2 hydrogenation.
Özet (Çeviri)
Küresel CO2 emisyonundaki artışa bağlı olarak iklim değişikliği, yalnızca CO2 üretiminin azaltılmasındaki önemi artırmakla kalmadı, aynı zamanda katalitik CO2 dönüşümü yoluyla kimyasalların ve yakıtların üretiminde kullanılmasının önemini de artırdı. Aktif ve seçici katalizörlerin rasyonel tasarımı, bu proseslerin endüstriyel uygulamalarına yönelik kritik öneme sahiptir. Bu tezde, C1 hidrokarbonların üretimi için CO2 hidrojenasyonunun mekanizmasını araştırmak ve FeCo bimetalik katalizörlerin (111) yüzeyindeki yapı-aktivite ilişkisinin atomik düzeyde anlaşılmasını sağlamak ve tasarıma rehberlik etmek için ilk prensiplere dayalı hesaplamalı bir çalışma yapıldı. Bu tezde, fcc-Co(111) ve Fe-katkılı Co(111) [FeCo(111)] yüzeyleri üzerinde CO2 hidrojenasyonunun C1 hidrokarbonlara verdiği temel reaksiyonların kinetiği, yoğunluk fonksiyonel teorisi (YFT) kullanılarak karşılaştırıldı. Araştırmamız Fe'nin Co(111) yüzeyine eklenmesi ile birlikte, CO2 aktivasyonunu desteklemesine rağmen genel reaksiyon hızını hafifçe azalttığını ortaya çıkardı. 1 ML Fe-katkılı Co(111) yüzeyinin daha düşük atomik H kapsamaları ve daha yüksek aktivasyon bariyerleri nedeniyle hidrojenasyon reaksiyonlarını engellemesi Fe'nin Lewis bazik karakterine atfedilmiştir. Fe'in katılması temel olarak kobalt yüzeylerinden oksijenin ayrılmasını engellemektedir. Bu nedenle, Fe katkısının, CO2 hidrojenasyonu sırasında bimetalik FeCo katalizörleri üzerinde oksidik fazların oluşumunu teşvik etmesi beklenmektedir.
Benzer Tezler
- Investigation of the effect of 2nd generation biodiesel (JOJOBA) on jet engine responses by ANSYS
İkinci nesil biyodizelin (JOJOBA) jet motoru yanıtlarına etkisinin ANSYS ile incelenmesi
HASAN ABDULKAREEM SAAB SAAB
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMET USLU
- Influence of substrate and environmental conditions on nanoscale patterning of graphene via local anodic oxidation
Alttaşın ve çevresel koşulların lokal anodik oksidasyon aracılığıyla grafen üzerine yapılan nano-desenlemeye etkisi
YAREN SEZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR ERGEN
- New photoinitiating systems for cationic polymerization of vinyl ethers
Vinil eterlerin katyonik polimerizasyonu için yeni başlatıcı sistemler
MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
Doktora
İngilizce
2012
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
PROF. DR. İBRAHİM IŞILDAK
- Palladyom eşektrodun seçici elektrokatalitik özelliklerinin D-Glikozun elektrooksidsyonunda belirlenmesi
The Determination of selective properties of palladium electrode in D-Glucose electrooxidation
İPEK BECERİK
- Mechanistic investigation on solar light initiated destruction of indicator bacteria
İndikatör bakterinin güneş ışığı ile başlatılan tahribinin mekanik incelenmesi
EZGİ LALE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
MikrobiyolojiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA MİRAY BEKBÖLET
DR. CEYDA SENEM UYGUNER DEMİREL
