Boron nitride based catalysts for propane activation
Propan aktivasyonu için bor nitrür bazlı katalizörler
- Tez No: 960424
- Danışmanlar: PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ, DOÇ. DR. GÖKHAN ÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Catalytic propane activation is a difficult task as the selectivity control and activity enhancement are still important challenges that need to be addressed. Commercial propane dehydrogenation (PDH) catalysts, however, face various issues, including toxicity, high cost, instability, and low selectivity. Herein, hexagonal boron nitride (h-BN) was chosen as a support and as a catalyst for propane activation. The first part of this study focused on examining the effect of exfoliation on the properties of h-BN and propane activation performance. h-BN was subjected to liquid nitrogen-assisted gas exfoliation to engineer the nature of active sites. The exfoliated material yield was obtained as 13%, with no significant dependence on the thermal treatment temperature. Upon gas-exfoliation, the surface characteristics of h-BN were changed, resulting in the C-C bond breakage and over-oxidation to CO2. The exfoliated catalysts demonstrated performance in propane oxidation, achieving 90% CO2 selectivity at 520°C. The second part of this study focused on utilizing h-BN as a catalyst support for Zn incorporation. Supported Zn catalysts suffer from instability and dispersion problems in the literature. To address these issues, h-BN was chosen as a catalyst support. Zn incorporation was performed by atomic layer deposition (ALD). 1cy-Zn/hBN was shown to exhibit remarkable dispersion, with the majority of Zn species being in single-site form. As the cycle number was increased, the formation of ZnO nanoparticles was observed. The best catalytic activity was observed over 5cy-Zn/hBN with 96% propylene selectivity at 10.7% propane conversion with an initial TOF value of 11 h-1 at 550°C.
Özet (Çeviri)
Seçicilik kontrolünün ve aktivite artışının hala ele alınması gereken önemli zorluklar olması nedeniyle katalitik propan aktivasyonu zor bir iştir. Ancak ticari propan dehidrojenasyon (PDH) katalizörleri, toksisite, yüksek maliyet, kararsızlık ve düşük seçicilik gibi çeşitli sorunlara sahiptir. Bu çalışmada, hekzagonal bor nitrür (h-BN), propan aktivasyonu için destek ve katalizör olarak seçilmiştir. Bu çalışmanın ilk bölümü, h-BN'nin malzeme özellikleri ve propan aktivasyon performansı üzerinde eksfoliasyonun etkisini incelemeye odaklanmıştır. h-BN, aktif bölgelerin doğasını tasarlamak için sıvı azot destekli gaz eksfoliasyonuna tabi tutulmuştur. Eksfoliye malzeme verimi, ısıl işlem sıcaklığına önemli bir bağımlılık olmaksızın %13 olarak elde edilmiştir. Eksfoliasyon işlemi, h-BN'nin yüzey özelliklerini değiştirmiş, C-C bağının kırılmasına ve CO2'ye aşırı oksidasyona neden olmuştur. Eksfoliye edilmiş katalizörler 520°C sıcaklıkta %90 CO2 seçiciliği ile propan oksidasyonu için performans sergilemiştir. Bu çalışmanın ikinci kısmı, h-BN'yi Zn yüklenmesi için bir katalizör desteği olarak kullanmaya odaklanmıştır. Literatürdeki Zn katalizörleri kararsızlık ve dispersiyon sorunlarına sahiptir. Bu sorunları gidermek için, h-BN katalizör desteği olarak seçilmiştir. Zn yüklemesi atomik katman kaplama (ALD) ile gerçekleştirilmiştir. 1cy-Zn/hBN, Zn türlerinin çoğunluğunun tek bölgeli formda olduğu dikkate değer bir dağılım göstermiştir. Çevrim sayısı arttıkça, ZnO nanopartiküllerinin oluşumu gözlemlenmiştir. En iyi genel katalitik aktivite, 11 h-1'lik bir başlangıç TOF değeriyle %10,7 propan dönüşümünde %96 propilen seçiciliğiyle 5cy-Zn/hBN üzerinde 550°C'de gözlemlenmiştir.
Benzer Tezler
- Quantum chemical investigation of methanol decomposition on copper embedded boron nitride to be used in a fuel cell
Yakıt hücresinde kullanılmak üzere bakır katkılı bor nitrür üzerinde metanol dekompozisyonunun kuantum kimyasal incelenmesi
GÖKBERK ÇELİKEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT OLUŞ ÖZBEK
- Low-temperature catalytic synthesis of boron nitride nanotubes by alkali metal ferrites
Bor nitrür nanotüplerin alkali metal ferritlerle düşük sıcaklıkta katalitik sentezi
MUSTAFA BAYSAL
Doktora
İngilizce
2018
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUDA YÜRÜM
- Dimetilamin boranın dehidrojenasyonu için grafitik karbon nitrür destekli rutenyum bazlı bimetalik katalizörlerin geliştirilmesi
Development of graphitic carbon nitride supported ruthenium based bimetallic catalysts for the dehydrogenation of dimethylamine borane
RABİA SATİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN ÖZDEMİR
- The use of boron nitride nanotubes and hexagonal boron nitrides in gene silencing, tissue engineering and wound healing
Bor nitrür nanotüp ve hegzagonal bor nitrürlerin gen susturma, doku mühendisliği ve yara iyileşmesinde kullanımı
ÖZLEM ŞEN
Doktora
İngilizce
2019
BiyoteknolojiYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA
- The synthesis and applications of boron nitride nanotubes and hexagonal boron nitrides as nanocarriers and therapeutic agents
Bor nitrür nanotüp ve hexagonal bor nitrürlerin sentezi, nanotaşıyıcı ve tedavi amaçlı uygulamaları
MELİS EMANET
Doktora
İngilizce
2019
BiyoteknolojiYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA