Karbon bazlı kompozit heterojen katalizörlerin sentezi ve katalitik performanslarının incelenmesi
Synthesis of carbon based composite heterogenous catalysts and investigation of their catalytic performances
- Tez No: 952846
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KADRİYE ÖZLEM HAMALOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Tez çalışması kapsamında, glikozdan elde edilen karbon kürelerin destek malzemesi olarak kullanılması ile sentezlenen kompozit heterojen katalizörler formik asit dehidrojenasyonu (FAD) reaksiyonunda ilk kez kullanılmıştır. Öncelikle, destek malzemesi olarak kullanılmak üzere glikozdan hidrotermal yöntemle karbon nano ve mikroküreler (nCS, mCS) sentezlenmiştir. Daha sonra, daha yüksek spesifik yüzey alana sahip aktif karbon nano ve mikroküreler (nACS, mACS) elde etmek için sentezlenen nCS'ler ve mCS'ler, potasyum hidroksit (KOH) ile inert ortam ve yüksek sıcaklıkta reaksiyona girmiştir. Ardından, ACS'ler aminopropil trietoksisilan (APTES) ile etkileştirilerek amin ile fonksiyonelleştirilmiştir. Son olarak, aminle fonksiyonelleştirilmiş ACS'ler, ağırlıkça farklı yüzdelerde soy metal (Pd) ve soy metal olmayan (Co, Cu ve Ni) nanopartiküllerle indirgeme sonrası çöktürme yöntemiyle dekore edilerek monometalik ve bimetalik kompozit heterojen katalizörler sentezlenmiştir. En yüksek katalitik aktiviteye sahip bimetalik kompozit heterojen katalizör ve karşılaştırma yapmak amacıyla aynı miktarda Pd içeren monometalik kompozit heterojen katalizör Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı Spektroskopi Haritalama (EDS-haritalama), Brunauer-Emmett-Teller (BET), X-Işını Kırınımı (XRD), X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve İndüktif Eşleşmiş Plazma - Kütle Spektrometresi (ICP-MS) analizleri ile karakterize edilmiştir. Ağırlıkça toplam metal yüzdesi 2,5 ve Pd:Co metal oranı 5:1 olan bimetalik kompozit heterojen katalizör (2,5PdCo(5:1)@N@mACS), diğer bimetalik kompozit heterojen katalizörlerle karşılaştırıldığında en yüksek katalitik aktiviteyi göstermiştir. FAD reaksiyonunda hem 2,5PdCo(5:1)@N@mACS katalizörü için hem de aynı miktarda sadece Pd metali içeren monometalik kompozit heterojen katalizörü (2,5Pd@N@mACS) için 10. dakikadaki TOF değerleri sırasıyla 525,6 ve 760 h-1 olarak hesaplanmıştır. 2,5PdCo(5:1)@N@mACS katalizörü 5 kullanımda da yüksek seçicilikte ve %100 dönüşüm ile FAD reaksiyonunu gerçekleştirirken, 2,5Pd@N@mACS katalizörünün katalitik performansının 5. kullanım sonrası %45 azaldığı gözlemlenmiştir. Bu tez çalışmasında, sentezlenen 2,5PdCo(5:1)@N@mACS katalizörünün FAD reaksiyonu için tekrar kullanılabilir bir şekilde en yüksek katalitik aktiviteyi gösteren kompozit heterojen katalizör olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, composite heterogeneous catalysts, which were synthesized by using carbon spheres synthesized from glucose as support, were used for the first time in formic acid dehydrogenation (FAD) reaction. Firstly, carbon nano and microspheres (nCS, mCS) were synthesized by using hydrothermal method from glucose to be used as support. Then, in order to obtain activated carbon nano and microspheres (nACS, mACS) with higher specific surface area, synthesized nCSs and mCSs were treated with potassium hydroxide (KOH) and reacted in an inert medium at high temperature. Afterwards, ACSs were functionalized with amine groups by treating with aminopropyl triethoxysilane (APTES). Lastly, monometallic and bimetallic composite heterogeneous catalysts were synthesized by decorating amine functionalized ACSs with noble metal (Pd) and non-noble metal (Co, Cu and Ni) nanoparticles with different percentages by weight by precipitation after reduction method. Bimetallic composite heterogeneous catalyst with the highest catalytic activity and monometallic composite heterogeneous catalyst containing the same amount of Pd for comparison were characterized by Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy Mapping (EDS-mapping), Brunauer–Emmett–Teller (BET), X-Ray Diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometer (ICP-MS) analyses. The bimetallic composite heterogeneous catalyst (2.5PdCo(5:1)@N@mACS) with a total metal loading of 2.5% by weight and Pd:Co metal ratio of 5:1 performed the highest catalytic activity compared with other bimetallic composite heterogeneous catalysts. In the FAD reaction, the TOF values at 10 min for both the 2,5PdCo(5:1)@N@mACS catalyst and the monometallic composite heterogeneous catalyst synthesized with Pd nanoparticles with the same metal loading by weight (2.5Pd@N@mACS) were calculated as 525,6 and 760 h-1, respectively. 2,5PdCo(5:1)@N@mACS catalyst performed the FAD reaction with high selectivity and 100% conversion in 5 uses, while the catalytic performance of 2,5Pd@N@mACS catalyst decreased by 45% after the 5th use. In this thesis study, it was concluded that the synthesized 2,5PdCo(5:1)@N@mACS catalyst is the composite heterogeneous catalyst which exhibited the highest catalytic activity in a reusable manner for the FAD reaction.
Benzer Tezler
- Preparation of multifunctional materials for photocatalytic applications
Fotokatalitik uygulamalar için çok fonksiyonlu malzemelerin hazırlanması
CEREN UZUN
Doktora
İngilizce
2019
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜRVET VOLKAN
DOÇ. DR. MURAT KAYA
- Synthesis, development and characterization of some W-based compounds, composites and hybrid materials
Volfram esaslı bileşiklerin, kompozitlerin ve de hibrid malzemelerin üretimi, geliştirilmesi ve karakterizasyonu
SELİM COŞKUN
Doktora
İngilizce
2011
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Taılorıng mıcrostructure and morphology ın prınted carbon nanomaterıals for straın sensıng
Gerinim algılama için baskılı karbon nanomalzemelerde mikrostruktur ve morfolojinin özelleştirilmesi
ADEL ALRAİ
Doktora
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA CEBECİ
DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN
- Polimer esaslı aktif karbonun kimyasal buhar biriktirme ve grafitizasyon yöntemleri ile modifiye edilmesi: Kullanım alanlarının araştırılması
Modification of polymer based activated carbon with chemical vapor deposition and graphitization methods: İnvestigation of its applications
FADİME ATEŞ
Doktora
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELİN ŞAHİN SEVGİLİ
DR. ELİF TAHTASAKAL
- PAN-rGo-TiO2 ve PAN-rGO-ZnO nanokompozit fotoelektrotların sentezi, karakterizasyonu ve elektrokimyasal, termal ve fotokorozyon özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and characterization of PAN-rGo-TiO2 and PAN-rGO-ZnO nanocomposite photoelectrodes, and investigation of its electrochemical, thermal, and photocorrosion properties
HATİCE ÖRNEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERYA TEKİN