dc.contributor.advisor | Tuncel, Süleyman Ali | |
dc.contributor.author | Al-Qurahı, Majıd | |
dc.date.accessioned | 2023-06-06T06:09:34Z | |
dc.date.issued | 2023-05-09 | |
dc.date.submitted | 2023-04-26 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11655/33409 | |
dc.description.abstract | The main goal of this thesis is to develop highly efficient heterogeneous catalysts to be
used in the dehydrogenation reaction of formic acid. Therefore, four distinct metal oxide
supports, including CeO2, Mn5O8, TiO2, and (Polymerization-Induced Colloid
Aggregation) PICA-SiO2 were synthesized by utilizing several techniques, including sogel and multi-stage micro-suspension polymerization methods. The main objective of the
synthesis was to improve the properties of these supports and examine their applicability
for use in the formic acid dehydrogenation reaction for hydrogen production. In the
characterization studies, the properties of the as-synthesized microspheres, such as
morphology, particle size, surface area, and crystallinity, were investigated. Furthermore,
ii
the catalytic activity of these microspheres was tested by employing them as catalysts in
a formic acid dehydrogenation reaction.
These microspheres were created by using seed latex made of poly(glycidyl methacrylate)
particles. The poly(MAA-co-EDMA) (4-5 μm) was synthesized using the dispersion
polymerization technique by first producing a monodisperse poly(GMA) seed latex with
a particle size of 2.5 μm, which was then used as a template by providing a surface that
contained the special groups to be used during the reaction. Monodisperse-porous
poly(MAA-co-EDMA) microspheres were used as a template in a sol-gel templating
procedure to create monodisperse-porous CeO2, TiO2, and Mn5O8 microspheres. The
synthesis of PICA-SiO2 was carried out using the Polymerization-Induced Colloid
Aggregation (PICA) method. Then, in order to produce highly pure and crystalline metal
oxide particles, all synthesized microspheres were put through a calcination procedure
under particular circumstances to get rid of any organic or inorganic impurities that may
have been present during the synthesis process. Following calcination, the metal oxide
supports' surfaces underwent surface modification by being exposed to the ligand 3-
aminopropyltriethoxysilane (APTES). APTES was used to improve the dispersibility,
stability, and biocompatibility of monodisperse-porous metal oxide microspheres, as well
as derivatize them. In addition to that, APTES can be used to introduce amine functional
groups onto the surface of these metal oxides, in which they can be used to immobilize
nanoparticles onto their surface.
After that, the noble metal PdAu nanoparticles were immobilized onto their surfaces
using a multi-step in-situ precipitation process, producing a catalyst with a uniform
distribution of palladium and gold nanoparticles on a support material. The synthesized
catalysts were then employed to carry out the dehydrogenation of formic acid to produce
hydrogen.
Additionally, the four different types of microspheres were compared with one another.
Among these catalysts, the PICA-SiO2 support catalyst has shown exceptional results in
formic acid decomposition, with 100 % conversion after 6 minutes of reaction, making it
an attractive support material. As a result, PdAu@PICA-SiO2 was extensively studied in
order to optimize formic acid dehydrogenation to produce hydrogen. | tr_TR |
dc.language.iso | en | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Hidrojen üretimi | tr_TR |
dc.subject | Formik Asit Dehidrojenasyonu | tr_TR |
dc.subject | Heterojen Katalizör | tr_TR |
dc.subject | Bimetalik | tr_TR |
dc.subject | Nanokompozit | tr_TR |
dc.title | Formik Asit Dehirojenasyonu ile Hidrojen Üretimi İçin İkili Metal Katalizörlerin Geliştırilmesi | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Bu tezin ana amacı, so-jel ve çok aşamalı mikro-süspansiyon polimerizasyon
yöntemlerini kullanarak CeO2, Mn5O8, TiO2 ve PICA-SiO2 metal oksit destek
malzemelerinin sentezlenmesi ve formik asit dehidrojenasyon reaksiyonunda katalitik
aktivitelerinin incelenmesıdır. Karakterizasyon çalışmalarında sentezlenen
mikrokürelerin morfoloji, partikül boyutu, yüzey alanı ve kristallik gibi özellikleri
incelenmiştir.
CeO2 ve Mn5O8'in sentezi amacıyla, monodispers-gözenekli poli(metakrilik asit-ko-etilen
dimetakrilat) mikroküreleri şablon olarak kullanılmıştır. Bu mikroküreler, tohum lateksi
olarak poli(glisidil metakrilat) partikülleri kullanılarak sentezlenmiştir. Dispersiyon
polimerizasyon tekniği ile 2,5 μm boyutlu monodispers poli(GMA) tohum lateksi elde
edilmiştir. Daha sonra poli(MAA-ko-EDMA) mikrokürelerinin (4-5 μm) sentezlenmesi
için bir şablon olarak kullanılmıştır. Sol-jel kalıplama yöntemiyle tek dağılımlı gözenekli
CeO2 ve Mn5O8 mikrokürelerini sentezlemek amacıyla poli(MAA-ko-EDMA)
v
mikroküreleri kullanılmıştır. Tek dağılımlı, gözenekli TiO2 mikrokürelerin sentezi,
hidroliz ve kondenzasyon reaksiyonlarının bir kombinasyonu olarak gerçekleştirilmiştir.
Son olarak, PICA-SiO2 sentezi için Polimer Kolloid Agregasyon (PICA) yöntemi
kullanılmıştır.
Daha sonra sentezlenen tüm mikroküreler, yapıdaki organik yapıyı ve inorganik
safsızlıkları uzaklaştırmak amacıyla belirli koşullar altında kalsinasyon işlemine tabi
tutulmuştur. Bu işlem sonucunda yüksek saflıkta ve kristalin formda metal oksit
partiküller elde edilmiştir.
Kalsinasyondan sonra metal oksit destekleri, 3-aminopropiltrietoksisilan (APTES)
ligandı ile işlenerek yüzeyleri modifiye edilmiştir. APTES, monodispers-gözenekli metal
oksit mikrokürelerin dağılabilirliğini, kararlılığını ve biyouyumluluğunu geliştirmek ve
ayrıca türevlendirmek amacıyla kullanılmıştır.
Metal oksit mikrokürelerin yüzeyine silan birleştirme maddesinin (APTES)
eklenmesinden sonra, soy metal PdAu nanopartiküllerini mikroküre yüzeyleri üzerinde
hareketsiz hale getirmek için yerinde çökeltme işlemi kullanılmıştır. Böylelikle bir destek
malzemesi üzerinde paladyum ve altın nanoparçacıklarının düzgün dağılımına sahip
katalizörler elde edilmiştir. Sentezlenen katalizörler karşılaştırmalı olarak hidrojen
üretmek amacıyla formik asit dehidrojenasyonunda kullanılmıştır. Sonuç olarak,
PdAu@PICA-SiO2 mikroküreler 6 dakika gibi kısa bir reaksiyon süresi sonunda, %100
formik asit dönüşümü ile en iyi sonucu vermiştir | tr_TR |
dc.contributor.department | Kimya Mühendisliği | tr_TR |
dc.embargo.terms | Acik erisim | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2023-06-06T06:09:34Z | |
dc.funding | Yok | tr_TR |