Metanın katalitik ayrışmasının karbon destekli Ni/La esaslı katalizörler ile mikrodalga reaktör sisteminde incelenmesi
Investigation of methane catalytic decomposition over carbon supported Ni/La based catalysts in a microwave reactor system
- Tez No: 966187
- Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK VARIŞLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, yüzey alanları farklı iki mezogözenekli karbon (MC1 ve MC2) ve silisyum karbür (SiC) destekli, lantanyum düzenleyici içeren nikel bazlı katalizörler sentezlenerek mikrodalga reaktör sisteminde metanın katalitik ayrışması reaksiyonunda test edilmiştir. Katalizörler ıslak emdirme yöntemiyle sentezlenmiş olup farklı Ni/La mol oranlarıyla sentezlenen katalizörlerin yapısal özelliklerini incelemek amacıyla çeşitli karakterizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Bu yöntemler arasında XRD, ICP-OES, N₂ adsorpsiyon, TEM ve Raman bulunmaktadır. Aktivite çalışmaları mikrodalga reaktör sisteminde 12 000 mL/ gkat.sa metan akışında (0,7/0,3 N2/CH4) gerçekleştirilmiş olup MC1 destekli katalizörler 500℃'de, MC2 ve SiC destekli katalizörler 500, 600 ve 700℃'de çalışılmışlardır. La düzenleyici olarak katalizörlere eklendiğinde nikelin destek üzerinde yayılmasını iyileştirmiş ve oluşan karbonun daha düzenli bir yapıda olmasına katkı sağlamıştır. MC1 destekli katalizörlerde La eklenmesi başlangıç aktivitesini artırmış fakat lantanyum arttıkça stabilite azalmıştır. Kütlece %50 nikel içeren katalizörler arasında en kararlı katalizör %73 başlangıç aktivitesi ile 50Ni-La(2/0,002)@MC1 katalizörünün olduğu görülmüştür. MC2 destekli katalizörlerin MC1 destekli katalizörlerden hem başlangıç aktivitesi hem de stabilite açısından daha düşük performans sergilediği görülmüştür. SiC destekli katalizörlerde ise katalizörlerin düşük sıcaklıklarda daha stabil olduğu fakat başlangıç aktivitelerinin de daha düşük olduğu görülmüştür. Fe katkısı, 600°C'de kütlece %6 oranında eklendiğinde 50Ni-La(0,45/0,1)@MC2 katalizörünün dönüşümünü %72'den %95'e çıkarmış; ancak stabiliteye önemli bir etkisi olmamıştır. Buna karşılık, 50Ni- La(2/0,25)@SiC katalizörüne Fe katkısı dönüşümü artırmasa da stabiliteyi iyileştirmiştir. Bu çalışma, mikrodalga reaktör sisteminde metanın katalitik ayrışması için geliştirilen Ni/La ve Ni/La/Fe bazlı katalizörlerin performansını ilk kez farklı mezogözenekli karbon ve SiC destekleri üzerinde karşılaştırmalı olarak inceleyerek, La ve Fe katkılarının katalizör aktivitesi ve stabilitesi üzerindeki etkilerini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, nickel-based catalysts containing lanthanum as a promoter were synthesized on two different mesoporous carbon supports (MC1 and MC2) with different surface areas and silicon carbide (SiC) supports, and tested in a microwave reactor system for the catalytic decomposition of methane. The catalysts were prepared via the wet impregnation method with varying Ni/La molar ratios, and their structural properties were analyzed using XRD, ICP-OES, N₂ adsorption, TEM, and Raman spectroscopy. Activity tests were conducted under 12 000 mL/g_cat·h methane flow (0,7/0,3 N2/CH4), with MC1-supported catalysts tested at 500°C, MC2 and SiC supported catalysts at 500, 600, and 700°C. Lanthanum addition improved Ni dispersion and contributed to the formation of more ordered carbon structures. While La increased the initial activity in MC1 supported catalysts, excessive amounts decreased stability. Among the catalysts containing 50 wt.% Ni, 50Ni- La(2/0.002)@MC1 showed the highest stability with 73% initial conversion. MC2- supported catalysts exhibited lower performance than MC1 in terms of both activity and stability. SiC-supported catalysts showed higher stability at low temperatures but lower initial activity. When 6 wt.% Fe was added at 600°C, methane conversion increased from 72% to 95% for 50Ni-La(0.45/0.1)@MC2, though stability remained largely unaffected. In contrast, Fe addition to 50Ni-La(2/0.25)@SiC improved stability without enhancing initial conversion. This study is the first to comparatively evaluate the performance of Ni/La and Ni/La/Fe-based catalysts supported on different mesoporous carbon and SiC materials in a microwave reactor, and reveals the critical influence of La and Fe on catalyst activity and stability in COx-free hydrogen production.
Benzer Tezler
- Düşük rodyum içerikli atık banyo çözeltilerinden elektrodiyaliz metodu ile rodyum geri kazanımı
Recovery rhodium from dilute waste solution by electrodyalisis method
ŞENAY AKÇA
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR
- Hydrogen and carbon nanotube production via catalytic decomposition of methane
Metanın katalitik ayrışması ile hidrojen ve karbon nanotüp eldesi
CANSU DENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- Kinetics of hydrogen and filamentous carbon production by catalytic cracking of methane
Metandan katalitik parçalanma ile hidrojen ve filament yapısında karbon üretiminin kinetiği
REYYAN KOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
EnerjiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. ERDOĞAN ALPER
- Catalytic partial oxidation of methane
Metanın katalitik kısmi oksidasyonu
ŞÜKRÜ ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
1998
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Modeling and simulation of oxidative coupling of methane in a heat-exchange integrated microchannel reactor
Metanın oksijen varlığında katalitik olarak yüksek moleküllü bileşenlere dönüştürülmesi reaksiyonunun ısı değiştirici özellikli bir mikrokanal reaktörde modellenmesi ve benzetimi
FUNDA İDİL TEZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
EnerjiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI