Monometalik ve bimetalik nanopartiküller kullanılarak hayvansal yağdan biyodizel üretimi
Biodiesel production from animal fat using monometallic and bimetallic nanoparticles
- Tez No: 926337
- Danışmanlar: PROF. DR. MERAL TURABİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metalik nanopartiküllerin geniş yüzey alanları, gözeneklilikleri, yapısal çeşitlilikleri, kolay sentezlenebilme ve etkinliklerinin arttırılabilme özelliklerinden dolayı çeşitli üretim alanlarında homojen veya diğer heterojen katalizörlerin yerine kullanılabilme potansiyeli oldukça önem kazanmıştır. Bu tez çalışmasında, heterojen katalizör olarak monometalik (Cu⁰, Zn⁰, Ni⁰) ve bimetalik (Zn/Cu, Zn/Ni, Ni/Cu) nanopartiküller (NP) kimyasal indirgeme yöntemiyle sentezlenmiş ve hayvansal yağdan biyodizel üretiminde katalizör olarak kullanılmıştır. Sentezlenen NP'lerin SEM-EDX, TEM, DLS, zeta potansiyel, XRD, yüzey alanı ve gözeneklilik ve FT-IR analiz teknikleriyle karakterize edilmiştir. SEM analizleri, tüm metalik NP'lerin 31-73 nm boyut aralığında olduğunu hem mono hem de bimetalik NP'lerin bireysel, küresel ve zincir benzeri yapılardan oluştuğunu göstermiştir. Bimetalik nanopartiküllerin çekirdek-kabuk yapı oluşturdukları TEM analizi ile saptanmıştır. Katalizörler için azot adsorpsion-desorpsiyon izotermlerinden elde edilen verilerin değerlendirilmesiyle, bimetalik nanopartiküllerin monometaliklere kıyasla daha yüksek yüzey alanı ve mezogözenek yapıya sahip olduğu belirlenmiştir. DLS ve zeta potansiyel analizleri, tüm nanopartiküllerin iyi disperse olduğunu ve elektrostatik olarak kararlı yapı sergilediğini doğrulamıştır. Biyodizel üretimi solvotermal ortamda transesterifikasyon yöntemiyle gerçekleştirilmiş ve süreç optimizasyonu Design Expert 10 programı kullanılarak Cevap Yüzey Yöntemine göre planlanmıştır. Biyodizel dönüşüm oranını en çok etkileyen faktörün sıcaklık ve katalizör miktarı olduğu belirlenmiştir. Bimetalik yapıların sinerjik etkisiyle daha yüksek katalitik verim sağladığı belirlenmiştir. Özellikle bimetalik Zn/Cu katalizörü hayvansal yağdan biyodizel üretiminde en yüksek dönüşüm verimi ve kararlık sağlamıştır. Optimum koşullarda elde edilen biyodizelin yakıt özellikleri TS EN 14214 standardına göre değerlendirilmiş ve tüm parametrelerin standartlara uygun olduğu saptanmıştır. 1H-NMR ve FT-IR analizleri ile biyodizelin kimyasal yapısı doğrulanmış, ester dönüşüm oranlarının oldukça yüksek olduğu görülmüştür. Etkinliklerinin yanında heterojen katalizörler için en önemli kriterlerden biri de tekrar kullanılabilir olmalarıdır. Bu amaçla, katalizörlerin yeniden kullanılabilirliği için gerçekleştirilen 5 tekrarlı kullanım çalışmaları, bimetalik nanopartiküllerin, monometaliklere kıyasla daha yüksek katalitik kararlılık gösterdikleri saptanmıştır. Sonuç olarak, bu tez çalışması, metalik nanopartiküllerin biyodizel üretiminde etkili katalizörler olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Due to their large surface areas, porosity, structural diversity, easy synthesis and increased efficiency, the potential of metallic nanoparticles to be used instead of homogeneous or other heterogeneous catalysts in various production areas has gained great importance. In this thesis, monometallic (Cu⁰, Zn⁰, Ni⁰) and bimetallic (Zn/Cu, Zn/Ni, Ni/Cu) nanoparticles (NP) were synthesized as heterogeneous catalysts by chemical reduction method and used as catalysts in biodiesel production from animal fat. The synthesized NPs were characterized by SEM-EDX, TEM, DLS, zeta potential, XRD, surface area and porosity and FT-IR analysis techniques. SEM analyses showed that all metallic NPs were in the size range of 31-73 nm and both mono and bimetallic NPs consisted of individual, spherical and chain-like structures. It was determined by TEM analysis that bimetallic nanoparticles formed a core-shell structure. By evaluating the data obtained from nitrogen adsorption-desorption isotherms for catalysts, it was determined that bimetallic nanoparticles have higher surface area and mesoporous structure compared to monometallic ones.DLS and zeta potential analyses confirmed that all nanoparticles were well dispersed and exhibited electrostatically stable structure. Biodiesel production was carried out by transesterification method in solvothermal environment and process optimization was planned according to Response Surface Methodolgy using Design Expert 10 program. It was determined that the most affecting factor on biodiesel conversion rate was temperature and catalyst amount. It has been determined that bimetallic structures provide higher catalytic efficiency due to the synergistic effect. Particularly, bimetallic Zn/Cu catalyst provided the highest conversion efficiency and stability in biodiesel production from animal fat. Fuel properties of biodiesel obtained under optimum conditions were evaluated according to TS EN 14214 standard and it was determined that all parameters were in compliance with the standards. Chemical structure of biodiesel was confirmed by 1H-NMR and FT-IR analyses and it was seen that ester conversion rates were quite high. In addition to their efficiency, one of the most important criteria for heterogeneous catalysts is their reusability. For this purpose, 5 repeated use studies were carried out for the reusability of catalysts and it was determined that bimetallic nanoparticles showed higher catalytic stability compared to monometallic ones. As a result, this thesis study shows that metallic nanoparticles can be used as effective catalysts in biodiesel production.
Benzer Tezler
- Bazı makro halkalı eterlerin sentezleri ve iyonofor özelliklerinin incelenmesi
A Novel synthesis of nitro benzo crowns from dinitro halogene benzenes
ERDOĞAN KARAPINAR
- Metal alkoksitlerin mono ve dikarboksilik asitlerle kompleksleştirilmesi
The Complexations of metal alkoxides with mono and dicarboxylic acids
ALPTEKİN YILDIRIM
- Anal fissür ve hemoroidler anal kanal monometrik ölçümlerin değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
EMİN CANAN
- Hydrogenation of carbon oxides using nickel-bassed monometallic and bimetallic catalysts
Nikel bazlı tek ve çift metal içeren katalizörlerle karbon oksitlerinin hidrojenasyonu
AHMET ERHAN AKSOYLU
