Düşük yoğunluklu polietilenden karbon nanotüp üretimi: katalizör geliştirme, modelleme ve saflaştırma
Carbon nanotube production from low-density polyethylene: catalyst design, modeling and purification
- Tez No: 942875
- Danışmanlar: PROF. DR. NEZİHE AYAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Chemical Engineering, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Heterojen katalizörler, Karbon nanotüp, Kimyasal buhar çöktürme, LDPE, Optimizasyon, İstatistiksel modelleme, Heterogeneous catalysts, Carbon nanotube, Chemical vapor deposition, Low density polyethylene, Optimization, Statistical modelling
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, plastik atıklardan çok duvarlı karbon nanotüp üretimi amacıyla Fe-Ni/Olivin katalizörü kullanılarak kimyasal buhar çöktürme yöntemiyle sentez yapılmış, parametreler optimize edilmiş ve nanotüpler karakterize edilmiştir. İlk aşamada, Fe-Ni/Olivin katalizörleri farklı Fe:Ni oranlarında emdirme yöntemiyle sentezlenmiş ve XRF, TG/DTA, XRD, BET ve SEM-EDS analizleriyle karakterize edilmiştir. Sonuçlar, katalizörlerin homojen metal dağılımına ve yüksek termal kararlılığa sahip olduğunu göstermiştir. Sentez aşamasında karbon kaynağı olarak düşük yoğunluklu polietilen kullanılmış ve sentez koşulları merkezi kompozit tasarım yöntemi ile optimize edilmiştir. Yanıt yüzey metodolojisi ile sıcaklık, süre, taşıyıcı gaz akış hızı ve Fe:Ni oranının karbon verimine etkisi değerlendirilmiş; 700 °C, 25 dakika, 0,0045 m³/saat N₂ akış hızı ve 4:1 Fe:Ni oranı optimum koşullar olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda sentezlenen çok duvarlı karbon nanotüpler XRD, SEM, TEM, RAMAN ve TG analizleriyle incelenmiştir. Saflaştırma işlemleri HNO₃ ve HCl ile gerçekleştirilmiş, farklı asit oranlarının yapısal ve kimyasal özelliklere etkisi incelenmiştir. En uygun saflaştırma, 4:2 HNO₃:HCl oranı, 80 °C ve 4 saat koşulunda elde edilmiştir. Çalışma sonucunda, Fe-Ni/Olivin katalizörü, yüksek katalitik aktivite ve termal kararlılık göstererek optimize koşullarda verimli ve sürdürülebilir çok duvarlı karbon nanotüp üretimi sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, multi-walled carbon nanotubes were synthesized from plastic waste using Fe-Ni/Olivine catalyst via the chemical vapor deposition method. Process parameters were optimized, and the nanotubes were characterized. In the first stage, Fe-Ni/Olivine catalysts with varying Fe:Ni ratios were synthesized using the impregnation method and characterized by XRF, TG/DTA, XRD, BET, and SEM-EDS analyses. The results indicated homogeneous metal distribution and high thermal stability of the catalysts. In the synthesis stage, low-density polyethylene was used as the carbon source, and the synthesis conditions were optimized using central composite design. Response surface methodology was employed to evaluate the effects of temperature, reaction time, carrier gas flow rate, and Fe:Ni ratio on carbon yield. The optimal conditions were determined as 700 °C, 25 minutes, 0.0045 m³/h N₂ flow rate, and a 4:1 Fe:Ni ratio. The nanotubes synthesized under these conditions were characterized by XRD, SEM, TEM, RAMAN, and TG analyses. Purification was performed using HNO₃ and HCl, and the effects of different acid ratios on structural and chemical properties were investigated. The optimal purification condition was found to be a 4:2 HNO₃:HCl ratio at 80 °C for 4 hours. As a result, the Fe-Ni/Olivine catalyst exhibited high catalytic activity and thermal stability, enabling efficient and sustainable multi-walled carbon nanotube production under optimized conditions.
Benzer Tezler
- Enhancing mechanical performance and flame retardancy of polyethylene fibers
Polietilen liflerin mekanik ve alev geciktiricilik özelliklerinin geliştirilmesi
BEYZA NUR GÜNAYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Termal enerji depolama uygulamaları için atık termoplastiklerden faz değişim malzemesi üretimi
Production of phase change materials from waste thermoplastics for thermal energy storage applications
HASRET AKGÜN
- Investigation of thermal and mechanical behavior of carbon nanotube reinforced ultra-high molecular weight polyethylene composites under cryogenic conditions
Karbon nanotüp takviyeli ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen kompozitlerin termal ve mekanik davranışlarının kriyojenik koşullar altında incelenmesi
GÜLŞAH BAHÇELİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Odun-polietilen karışımlarından dumansız yakıt üretimi
Smokeless fuel production from wood and polyethylene mixtures
TUBA ERŞEN
- Effect of graphite nanoplatelets on morphology and properties of high denstiy polyethylene (HDPE)/polyamide66 (PA66) microfibrillar composites
Grafit nano plakaların yüksek yoğunluklu polietilen/poliamid 66 mikrofibril kompozitlerin morfoloji ve özelliklerine etkisi
ÜMİTCAN BAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
