Sodyum borhidrürün karbondioksitin katalitik kimyasal dönüşümünde kullanımının incelenmesi, modellenmesi ve optimizasyonu
Investigation, modeling and optimization of the use of sodium borohydride in the catalytic chemical conversion of carbon dioxide
- Tez No: 961032
- Danışmanlar: PROF. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Deney tasarımı, Formik asitler, Karbon dioksit, Metal oksit katalizörü, Sodyum borohidrür, Experimental design, Formic acids, Carbon dioxide, Metal oxide catalyst, Sodium borohidride
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, karbondioksitin (CO2) emisyonlarını azaltmak ve iklim değişikliğiyle mücadele etmek amacıyla değerli yakıtlar ve kimyasallara dönüştürülmesine yönelik çalışmalar küresel ölçekte büyük ilgi görmektedir. Özellikle CO2'nin formik asit (HCOOH) ve metanol (CH3OH) gibi değerli kimyasallara dönüşümünde bor hidrürlerin kullanılması alternatif yöntemler arasında ön plana çıkmıştır. Bu tez çalışması kapsamında CO2'nin katalitik kimyasal dönüşümünde sodyum borhidrür (NaBH4) kullanılması incelenmiş, modelleme ve optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla zirkonyum dioksit (ZrO2) destekli nikel oksit-bakır oksit (NiO-CuO) içeren metal oksit katalizörü sentezlenmiş ve proses üzerindeki etkileri ürün seçiciliği ve dönüşüm verimi parametreleri ile değerlendirilmiştir. Kontrollü hidrür transfer mekanizması, uygun yüzey morfolojisi, yüksek yüzey alanı ve homojen metal dağılımına sahip ZrO2 destekli NiO-CuO katalizörü yüksek CO2 dönüşüm verimi sağlamıştır. Farklı CO2 gaz bileşimleri ile yapılan dönüşüm deneylerinde, %20 ve üzeri CO2 konsantrasyonlarında maksimum dönüşüm verimi elde edilmiş, sıvı ürün olarak HCOOH ve düşük miktarda CH3OH, katı ürün olarak ise sodyum karbonat (Na2CO3) ve sodyum format (HCOONa) fazlarının oluştuğu tespit edilmiştir. Sıcaklık, basınç ve %ağ. katalizör/NaBH4 oranı gibi değişkenlere bağlı olarak CCD ile modellenmiş ve optimizasyon çalışmaları sonucunda optimum koşullar 51 °C sıcaklık, 1,2 bar basınç ve %10,8 ağ. katalizör/NaBH4 oranında %99,40 CO2 dönüşüm verimi elde edilirken bu koşullarda sıvı ürünlerin %99,99 oranında HCOOH içerdiği ve katı ürünlerin Na2CO3 ve HCOONa içeriği ile birlikte sodyum borat hidroksit hidrat (Na2B4O5(OH)4(H2O)2.67) içerdiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, global interest has grown significantly in the conversion of carbon dioxide (CO2) into valuable fuels and chemicals, as part of efforts to reduce CO2 emissions and combat climate change. Among alternative methods, the use of borohydrides in the transformation of CO2 into value-added chemicals such as formic acid (HCOOH) and methanol (CH3OH) has gained prominence. Within the scope of this thesis, the catalytic chemical conversion of CO2 using sodium borohydride (NaBH4) was investigated, and modeling and optimization studies were conducted. For this purpose, a metal oxide catalyst containing nickel oxide–copper oxide (NiO–CuO) supported on zirconium dioxide (ZrO2) was synthesized, and its effects on the process were evaluated in terms of selectivity and conversion efficiency. The ZrO2-supported NiO–CuO catalyst, which possesses a controlled hydride transfer mechanism, suitable surface morphology, high surface area, and homogeneous metal distribution, demonstrated high CO2 conversion efficiency. In conversion experiments conducted with different CO2 gas compositions, maximum conversion efficiency was achieved at CO2 concentrations of 20% and above. Formic acid (HCOOH) and a small amount of methanol (CH3OH) were identified as liquid products, while sodium carbonate (Na2CO3) and sodium formate (HCOONa) phases were detected as solid products. CO2 conversion efficiency was modeled using CCD based on variables such as temperature, pressure, and wt.% catalyst/NaBH4 ratio. As a result of optimization studies, the optimum conditions were determined to be 51 °C temperature, 1.2 bar pressure, and 10.8 wt% catalyst/NaBH4 ratio, under which a CO2 conversion efficiency of 99.40% was achieved. Under these conditions, the liquid product consisted of 99.99% HCOOH, while the solid products contained Na2CO3, HCOONa, and sodium borate hydroxide hydrate (Na2B4O5(OH)5(H2O)2.67).
Benzer Tezler
- Nükleer rezonasta moleküler yapıların incelenmesi (yapısal faz geçiş kuramları üzerine bir inceleme)
Başlık çevirisi yok
ABDURRAHMAN ANDİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTAÇ YALÇINER
- Purification of bacteriorhodopsin from halobacterium halobium and reconstitution studies in liposomes
Başlık çevirisi yok
M.BAKER ZABUT
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
BiyokimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MERAL YÜCEL
- Gamma ışınlarının biyolojik ortamlarda differansiyel coherent-incoherent saçılma tesir kesitlerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
LALE TACER
Doktora
Türkçe
1983
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CİHAN ÖZMUTLU