Yüzey asiditesi modifiye edilmiş SAPO-34 katalizörlerininsentezi, karakterizasyonu ve katalitik performansı
Synthesis, characterization and catalytic performance ofsurface acidity modified SAPO-34 catalysts
- Tez No: 860639
- Danışmanlar: PROF. DR. NURAY OKTAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Günümüzde fosil yakıt kaynaklarının kullanımının azaltılmaya çalışılması bu kaynakların kullanıldığı her alanda alternatif kaynak arayışlarına girilmesini doğurmaktadır. Bu alanlardan birisi de hafif olefin üretimidir. Hafif olefinler, konvansiyonel olarak petrol ürünlerinden sentezlenen önemli endüstriyel hammaddelerdir. Olefinlerin yenilenebilir kaynaklardan üretilmesini sağlayan reaksiyona metanolden olefin (MTO) reaksiyonu adı verilmektedir. Metanolden olefin üretiminde en yaygın katalizörlerden biri SAPO34 katalizörüdür. SAPO-34 bu reaksiyonda yüksek performanslı bir katalizördür, ancak kok oluşumu sebebiyle düşük olan ömrünün arttırılmaya çalışılması araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Bu çalışmada SAPO-34 katalizörünün oksalik asit muamelesi ile geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Çalışmanın giriş bölümü sonrasındaki ikinci bölümünde SAPO-34 katalizörünün önemli özellikleri ve geliştirilmesinde önem taşıyan parametreler tanıtılmıştır. Ardından SAPO-34 geliştirilmesinde literatürde yer alan farklı metotlar ayrıntılı ve karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Çalışmanın üçüncü bölümünde zeolit olan ve olmayan katalizörlerin asit muamelesi irdelenmiştir. Dördüncü bölümde bu çalışmada uygulanan sentez prosedürü açıklanmıştır. Son olarak sentezlenen katalizörlerin karakterizasyon çalışmaları irdelenmiştir. Bu çalışma ile literatürde ilk kez SAPO-34 katalizörü değişken konsantrasyonlarda oksalik asit ile muamele edilmiştir. Katalizörün gözenekliliğinde, yüzey yapısında ve asiditesinde gerçekleşen değişimler analiz metotları ile tespit edilmiştir. SEM ve XRD sonuçlarına göre asit muamelesi katalizöre, 0.01 M konsantrasyonda dahi, önemli etkiler yapmaktadır. Düşük konsantrasyonlarda yapısını büyük oranda koruyan SAPO-34'ün, 0.1 M üzeri konsantrasyonlarda yapısını kaybettiği görülmektedir. DRIFTS sonuçlarına göre katalizör Lewis asiditesine sahiptir ve 0.01 M ve 0.05 M oksalik asit muamelesi Lewis asiditesini ve toplam asiditeyi düşürmüştür. Bu durum düşük konsantrasyonda dahi yapı içi dealüminasyon olduğu anlamına gelmektedir. Elde edilen yüzey analizi sonuçlarına göre SAPO-34'ün oksalik asit muamelesi BET yüzey alanını yüksek oranda düşürmektedir; anca bilhassa yüksek konsantrasyonda, mezo gözeneklilik asit muamelesi ile artmaktadır. Bu durum hiyerarşik gözenek yapısı yerine nano partikül elde edilmiş olmasına bağlanabilir. Ayrıca hazırlanan katalizörlerin aktiviteleri metanolun dehidrojenasyon reaksiyonunda test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara bakıldığında orta şiddette yüzey asitliğine sahip SAPO-34 katalizörünün %100'e yakın DME seçiciliği ve %50 metanol dönüşümü gösterdiği belirlenmiştir. Oysaki 0.01 M asit ile muamele edilmiş SAPO-34 varlığında %70'in üzerinde metanol dönüşümü ile %47 seçicilikle propilen ve %47 seçicilikle etan elde edilmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen veriler doğrultusunda alternatif yakıt üretimi çalışmaları için literatüre yeni bir malzeme önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
Today, efforts to reduce the use of fossil fuel resources lead to the search for alternative resources in every field where these resources are used. One of these areas is light olefin production. Light olefins are important industrial raw materials conventionally synthesized from petroleum products. The reaction that enables the production of olefins from renewable resources is called the methanol to olefin (MTO) reaction. One of the most common catalysts in the production of olefins from methanol is the SAPO-34 catalyst. SAPO-34 is a high-performance catalyst in this reaction, but trying to increase its short life due to coke formation attracts the attention of researchers. In this study, it is aimed to develop the SAPO-34 catalyst by oxalic acid treatment. In the second part of the study, after the introduction, the important properties of the SAPO-34 catalyst and the parameters that are important in its development are presented. Then, different methods in the literature for the development of SAPO-34 are presented in detail and comparatively. In the third part of the study, acid treatment of zeolite and non-zeolite catalysts was examined. In the fourth section, the synthesis procedure applied in this study is explained. Finally, characterization studies of the synthesized catalysts were examined. With this study, SAPO-34 catalyst was treated with varying concentrations of oxalic acid for the first time in the literature. Changes in the porosity, surface structure and acidity of the catalyst were determined by analysis methods. According to SEM and XRD results, acid treatment has significant effects on the catalyst, even at 0.01 M concentration. It is observed that SAPO-34, which preserves its structure to a great extent at low concentrations, loses its structure at concentrations above 0.1 M. According to DRIFTS results, the catalyst has Lewis acidity and 0.01 M and 0.05 M oxalic acid treatment decreased Lewis acidity and total acidity. This means that even at low concentrations, there is intra-structure dealumination. According to the surface analysis results obtained, oxalic acid treatment of SAPO-34 decreases the BET surface area significantly; however, mesoporosity increases with acid treatment, especially at high concentration. This can be attributed to the fact that nanoparticles were obtained instead of a hierarchical pore structure. In addition, the activities of the prepared catalysts were tested in the dehydrogenation reaction of methanol. The results showed that the SAPO-34 catalyst with moderate surface acidity showed nearly 100% DME selectivity and 50% methanol conversion. On the other hand, in the presence of SAPO-34 treated with 0.01 M acid, propylene with 47% selectivity and ethane with 47% selectivity were obtained with over 70% methanol conversion. In line with the data obtained as a result of the study, a new material for alternative fuel production studies is proposed to the literature.
Benzer Tezler
- Controlled release of bioactive agents
Biyoaktif ajanların kontrollü salımı
ELİFCAN ZENGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA NEŞE KÖK
DOÇ. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Terapötik peptid yüklü polimerik nano ilaç formülasyonlarının geliştirilmesi ve moleküler modelleme çalışmaları ile incelenmesi
Development of therapeutic peptide-loaded polymeric nano drug formulations and investigation of their structures with molecular modeling studies
BİLGE BIÇAK
Doktora
Türkçe
2021
Biyoteknolojiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDA KECEL GÜNDÜZ
DOÇ. DR. YASEMİN KILINÇ
- Yumuşak jelatin kapsül ile kanabidiol içeren kenevir tohumu yağı uygulaması için polikaprolakton modifiye salım sistemi geliştirilmesi
Development of a polycaprolactone modified release system for application of hemp seed oil containing cannabidiol with soft gelatin capsule
EMRE FATİH EDİZ
Doktora
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriNecmettin Erbakan ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELTEM DEMİREL KARS
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL ÇETİN
- Elyaf katyonizasyonu ile melanj iplik üretimi
Melange yarn production through fiber cationizatioun process
SAADET SELDA ŞENBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ASIM DAVULCU
- Assessment of the effects of melatonin on the funtional deficits induced by cellular stress in obese donor derived mesenchymal STEM cells
Melatonin'in obez donor mezenkimal kök hücrelerinde hücresel strese bağlı olarak oluşan fonksiyon bozuklukları üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi
ECE GİZEM POLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiKök Hücre Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİMA SUSANNA FAUSTINA AERTS KAYA