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: 118
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
- Yara ve yanık tedavisinde kullanılmak üzere metalik nanopartiküllerin biyoteknolojik yöntemle sentezlenmesi, karakterizasyonu, antibakteriyal ve antiproteolitik aktivitelerinin değerlendirilmesi
Biotechnological synthesis,characterization and evaluation of antibacterial and antiproteolytic activities of metallic nanoparticles for the treatment of wound and burn
MUSLİME TANRİSEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyoteknolojiAkdeniz ÜniversitesiTıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEVRİM DEMİR DORA
- Grafen hidrojele desteklenmiş geçiş metal nanopartikülleri: Tek kapta sentezi ve amonyak boranın hidrolizinden hidrojen üretiminde katalitik etkinlikleri
Graphene hydrogel supported transition metal nanoparticles: One-pot synthesis and catalytic activity i̇n hydrogen generation from the hydrolysis of ammonia borane
İBTİHEL ZAİER AKPINAR
Doktora
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- Development of highly efficient platinum nanocatalysts for the dehydrogenation of ammonia borane via rational design of graphitic carbon nitride-based heterojunction photocatalysts
Grafitik karbon nitrür temelli heteroeklem fotokatalizör tasarımları ile amonyak boranın dehidrojenlenmesinde etkinliği yüksek platin nanokatalizörlerinin geliştirilmesi
MERVE AKSOY
Doktora
İngilizce
2021
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- Preparation and characterization of ultra thin films containing silver-copper nanoalloys using layer-by-layer depositon technique for antibacterial applications
Antibakteriyel uygulamalar için gümüş-bakır nanoalaşımlar içeren ve katman-katman-kaplama yöntemi ile hazırlanan ultra ince filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
MERVE TANER CAMCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEFİK SÜZER
- Mesoporous graphitic carbon nitride supported CoPd alloy nanoparticles as catalysts for various reactions of terpenes
Terpenlerin çeşitli dönüşüm tepkimeleri için mezogözenekli grafitik karbon nitrüre destekli CoPd alaşım nanokatalizörleri
AHSEN SARE YALIN