Catalysts
75 theses under this subject heading
Pamuk çiğidi pres küspesinin doğal zeolit katalizörüyle pirolizi ve su buharı etkisinin incelenmesi
Yapılan bu çalışmada, pamuk çiğidi pres küspesi hammadde olarak seçilmiş ve sabit yataklı Heinze reaktöründe değişik koşullarda pirolizi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında 7 °C/dk ısıtma hızında, 400, 500, 550 ve 700 °C piroliz sıcaklıklarında ve hammadde ağırlığının % 1, 5, 10 ve 20'si kadar doğal zeolit katalizörü eklenerek piroliz deneyleri yürütülmüş ve piroliz sıcaklığı ile katalizör yüzdesinin piroliz ürün verimlerine olan etkisi araştırılmıştır. Daha sonra % 20 doğal zeolit katalizörü içeren hammaddeye, dört farklı sıcaklıkta, 0,6; 1,3; 2,7 cm/sn akış hızlarında su buharı ve 550 "C'de 50, 100, 200, 400 cm3/dk akış hızlarında sürükleyici gaz (N2) gönderilerek piroliz deneyleri yapılmıştır. En uygun koşullarda elde edilen piroliz sıvı ürünlerinin elementel analizleri yapılmış, FTIR spektrumları alınmıştır. Daha sonra sıvı ürünlere sütun kromotografisi uygulanmış ve alt fraksiyonların verimleri hesaplanmış, elementel analizleri gerçekleştirilmiştir. Alt fraksiyonların FTIR spektrumu ve n-pentan fraksiyonunun ise gaz kromotogramı alınmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, piroliz koşullarının uygun seçimi ile pamuk çiğidi pres küspesinden petrole eşdeğer sıvı ürün elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Pamuk çiğidi pres küspesi, katalitik piroliz, yapay yakıtlar
Ag-N-heterosiklik karben kompleksleri ve katalitik özellikleri
N-heterosiklik karbenler (NHC'ler), modern koordinasyon kimyasında güçlü ve çok yönlü ligandlar olarak öne çıkmaktadır. Elektronca zengin yapıları sayesinde metal merkezine güçlü σ-donör etkileşimleri sunar, bu da komplekslerin hem kararlılığını hem de katalitik etkinliğini artırır. Gümüş-NHC kompleksleri, NHC ligandlarının güçlü σ-donör özelliklerini gümüşün yumuşak Lewis asidik karakteriyle birleştirerek benzersiz bir kimyasal profil ortaya koyar. Bu kompleksler, özellikle kararlı öncül katalizörler olarak dikkat çeker. Son yıllarda Ag-NHC kompleksleri; aldehit, amin ve alkinlerin üçlü birleşme tepkimesi olan A3 eşleşme tepkimelerinde de kulllanılmaya başlanmıştır. A3 eşleşme tepkimeleri propargilaminlerin sentezi için kullanılan güçlü bir yöntemdir. Propargilaminler; çeşitli azot içeren bileşiklerin hazırlanmasında kullanılan çok yönlü ara maddelerdir. Bu alanda hem Ag-NHC komplekslerinin kullanımı kısıtlı olduğundan hem de reaksiyon kapsamı sınırlı substartlarla incelenmiş olmasından dolayı yeni katalizörler geliştirilmesi ve substrat çeşitliliğinin artırılması amacıyla bu tez çalışmasında; • Azot üzerine 2,2-dietoksietil ve 2,2-dimetoksietil grubu içeren benzimidiazolyum tuzları sentezlendi ve yapıları uygun spektroskopik yöntemlerle karakterize edildi. • Sentezlenen benzimidiazolyum tuzlarının Ag-NHC kompleklsleri sentezlendi ve yapıları uygun spektroskopik yöntemlerle karakterize edildi. • Sentezlenen Ag-benzimidiazol-2-iliden komplekslerinin A3 eşleşme tepkimelerindeki katalitik aktiviteleri incelendi.
Farklı tepkime ortamlarının borhidrür bileşiklerinin alkolizi üzerine etkisi
Yapılan bu tez çalışmasında Al2O3, TiO2 ve aktif karbon (AC) destekleri üzerine; tek, çift, üç ve dört aktif metal impregrasyon yöntemi ile tutturulmuştur. Katalizörün aktif yapılarının oluşturulması için NiCl2.6H2O, CoCl2.6H2O, CuCl2.2H2O, MnCl2.2H2O ve FeCl3 gibi geçiş metallerinin tuzları kullanılmıştır. Üretilen bu katalizörler varlığında sodyum borhidrürün alkoliz işlemi ile parçalanması ve hidrojen üretimi sağlanmıştır. Kimyasal hidrojen depolama malzemelerinden sodyum borhidrür (NaBH4) küt.%10,8 hidrojen içeriğiyle önemli bir depolama alternatifidir. 23oC sıcaklıkta üretilen hidrojen hacimleri ters büret yöntemi ile ölçülmüş, zamana göre miktarları kaydedilmiştir. Alkoliz işleminde İzopropil alkol (İPA) ve Propilen Glikol (PG) kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda en iyi sonuçlar propilen glikol ile yapılan deneylerde gözlemlenmiştir. En iyi hidrojen üretim yeteneğine sahip katalizörün 4545 mL H2/gkat.min hız ile Mn0,85Co0,08Cu0,07/TiO2 olduğu tespit edilmiştir. Ulaşılan hidrojen üretim hızını daha fazla arttırmak için NaBH4 ile birlikte amonyum boran kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda ulaşılan hidrojen üretim hızları diğer metaller ile kıyaslandığında daha hızlı sonuç vermiştir. En hızlı hidrojen üretim hızı (HÜH) ise 7500 mL H2/gkat.min hız ile Mn0,85Co0,8Ni0,7/AC katalizörüdür. Katalizörler taze ve denenmiş olarak iki gruba ayrılmış ve karakterizasyonları TEM (Geçirimli Elektron Mikroskobu) ve SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) analizleri ile yapılmıştır. SEM analizlerinde yüzeydeki kanalların alkoliz işlemi sırasındaki gaz-sıvı hareketliliği sebebi ile daha geniş hale geldiği, TEM analizlerinde ise katalizör parçacıklarının homojen ve nano boyutta bir dağılıma sahip oldukları anlaşılmıştır. Toplanan kinetik veriler ile reaksiyon derecesi ve aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Hesaplama sonucunda tepkimelerin sıfırıncı mertebeden ve Mn0,85Co0,08Cu0,07/TiO2 katalizörünün aktivasyon enerjisi 44 kJ/mol olduğu bulunmuştur. Yapılan tekrar testlerinde aktivite ve dönüşüm oranının tekrar kullanım ile azaldığı gözlenmiştir.
3,4-dihidro-2h-1,3-benzoksazinlerin organokatalizör veya organometalik katalizörlerin eşliğinde etkin sentez yöntemleri
Benzoksazinler, benzen halkasına eklenmiş bir oksazin halkasından oluşan heterohalkalı bileşiklerdir. Bu bileşikler, yüksek sıcaklıklarda veya farklı katalitik koşullar altında halka açılma reaksiyonları üzerinden, benzersiz kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip yüksek performanslı termoset reçineleri olan polibenzoksazinleri oluşturmaktadırlar. Genel olarak benzoksazin monomerleri, primer aminlerin (alifatik veya aromatik), fenoller ve formaldehit ile kondenzasyon reaksionlarından sentezlenmektedir. Bu monomerin sentezini tamamlamak için genellikle yüksek sıcaklıklar, uzun reaksiyon süreleri (24 saate kadar) ve oldukça zahmetli izolasyon adımları (ekstraksiyon, damıtma ve kolon kromatografisi gibi) gerekmektedir. Öte yandan bazı katalitik sentez yöntemleri kullanılmaktadır. Ancak kullanılan katalizörlerin çoğu pahalı ve toksik geçiş metalleri içeren bileşiklerdir. Çevre dostu olmayan bu katalizörler genellikle ürün izolasyonunda da güçlüklere sebep olmaktadır. Bununla birlikte güçlü asit-baz koşullarına karşı duyarlı olan fonksiyonel gruplar içeren başlangıç bileşiklerinde ve ürünlerde yapısal değişikliklere neden olabilmektedirler. Bu bağlamda benzoksazinlerin sentezlenmelerine ilişkin, daha çevreci ve etkin organokatalizörlerin geliştirilmesi gerektiği açıktır. Bu çalışmada, imidazol içeren bir çinko metal kompleksi ve karbohidrat bazlı fruktoz organokatalizörleri kullanılarak Mannich reaksiyonu üzerinden bir seri benzoksazin monomeri kısa sürede yüksek verimlerle başarılı bir şekilde sentezlendi. Sentezlenen benzoksazinlerin karakterizasyonu 1H NMR, 13C NMR ve FTIR spektroskopi teknikleri ile yapıldı. Ayrıca, reaksiyonlar için önerilen olası mekanizmalar yapılan DFT hesaplamaları ile desteklendi.
Pvdf-metaloksit kompozit membranların filtrasyon özelliklerinin ve benzil alkol yükseltgenme reaksiyonlarında katalitik performanslarının incelenmesi
Bu çalışmada metaloksit-PVDF kompozit membranların hazırlanması ve karakterizasyonu yapılmıştır. Örneklerin kataliz ve filtrasyon işlemlerinde kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. TiO2, Fe3O4 ve MnO2'nin (Birnesit) %14'lük PVDF'ye (DMF çözeltisinde, k/k) eklenmesiyle elde edilen karışım, 300 μm kalınlığında dağıtılmış ve faz dönüşümü yöntemiyle %0,5, 1, 2, 4, 6, 8, 10 oranında katkılı kompozit membranlar elde edilmiştir. Örneklerin karakterizasyonları XRD, FT-IR, TG-DTA, SEM ve temas açısı teknikleri kullanılarak yapılmıştır. IR sonuçlarından artan katı oranıyla PVDF'nin α-fazının kaybolduğu görülmüştür. %6, 8, 10 oranında katı içeren örneklerin SEM görüntülerinden parmaksı yapıların daraldığı anlaşılmıştır. Katının katalitik etkisinden dolayı sıcaklık artışıyla birlikte polimerin bozunması hızlanmıştır. Ham PVDF'nin, TiO2-P, Fe3O4-P ve MnO2-P'nin bozunma sıcaklıkları sırasıyla 470, 333, 412 ve 460 ºC'dir. Ham PVDF ve kompozitlerin temas açıları sırasıyla 74,0º, 52,0º, 41,5º ve 62,0º ölçülmüştür. Benzil alkol oksidasyonunda örneklerin katalitik aktiviteleri mikrodalga ortamında (8 dk, 500 W) 1/1 alkol/peroksit oranında incelenmiştir. TiO2-P, Fe3O4-P ve MnO2-P ile en yüksek dönüşüm %93,8, 99,2 ve 90,7; benzaldehit seçiciliği ise %45,4, 66,4 ve 67,8'dir. MnO2-P ile metanol çözücüsünde 2-fenilbenzimidazol verimi %80'dir. Ham PVDF, %4 TiO2-P, %2 Fe3O4-P ve %4 MnO2-P'nin 2 bar basınçta saf su akış değerleri (SA) sırasıyla 62, 99, 94 ve 80 L/m2.sa'dır. En iyi BSA dışlama verimi pH=3 ve 7,4'de elde edilmiştir. Akrilik asit aşılanmış PVDF örneklerinin SA değerleri azalırken, BSA dışlama oranları artmıştır.
Raney-kobalt tipi katalizörlerin hazırlanmasında katı-sıvı reaksiyon kinetiğinin incelenmesi
Raney metal tipi katalizörler, Ni, Co, Fe ve Cu gibi katalitik aktif geçis metalleri ile Al ve Si gibi reaktif metallerin alasımlarından, reaktif maddenin konsantre alkali çözeltiyle ekstrakte edilmesiyle hazırlanırlar. Raney metal katalizörleri hidrojenasyon ve dehidrojenasyon reaksiyonlarında yaygın biçimde kullanılmaktadır. Bu çalısmada, agırlıkça %36 Co ve %64 Al içeren metal tipi Co-Al alasımı, kobalt ve alüminyumun eritilmesi ve sogutularak katılastırılmasıyla hazırlanmıstır. Hazırlanan alasım atritörde toz haline getirilmis ve daha sonra farklı tanecik boyutları elde etmek için elenmistir. Raney Co katalizör, Co-Al alasımından alüminyumun sodyum hidroksit çözeltisiyle ekstrakte edilmesiyle hazırlanmıstır. Alasımın ve katalizörün yapısal özellikleri SEM, XRD ve BET analiziyle belirlenmistir. Co-Al alasımından alüminyumun sulu sodyum hidroksitle katı-sıvı ekstraksiyonu, sıcaklık kontrollü bir su banyosuna yerlestirilen 1000 mL'lik karıstırmalı bir reaktörde gerçeklestirilmistir. Katı-sıvı ekstraksiyon üzerine reaksiyon sıcaklıgının (10, 25 ve 40°C), sodyum hidroksit konsantrasyonunun (2, 4 ve 6 M), katı-sıvı reaktan oranının (2, 3 ve 4 g/L) ve parçacık boyutunun (10-38, 45-53 ve 53-100?m) etkisi, reaksiyon karısımındaki alüminyum miktarının artısı izlenerek arastırılmıstır. Alasımdan ekstrakte edilen alüminyum miktarı, belirli zaman aralıklarında reaksiyon karısımından alınan örneklerden belirlenmistir. Sıcaklık, sodyum hidroksit konsantrasyonu ve katı-sıvı reaktan oranının katı-sıvı ekstraksiyon hızı üzerindeki etkileri, merkezi bilesik deneysel tasarım planı temel alınarak, istatistiksel olarak hesaplanmıs ve ekstrakte edilen alüminyum ve ilgili parametreler arasında etkilesim terimlerini içeren bir model gelistirilmistir. Ayrıca, deneysel verilere karsı degisik model denklemleri denenmis ve deneysel sonuçlara en iyi uyan kinetik model belirlenmistir.
Yakıt pillerinde elektrot performansının matematiksel modellemesi
ÖZET Bu çalışmada, farklı hidrojen gaz akış debilerinde % 25 'ten % 30'a kadar değişen KOH konsantrasyonlarında ve 20°C'den 55°'ye değişen sıcaklık aralıklarında özel hazırlanmış Ni- gözenekli elektrodun yatışkın olmayan durumdaki davranışları incelenmiştir. Nikel- düz tabaka yardımcı elektrot olarak kullanılmıştır. Sıcaklık arttıkça elektrodun daha hızlı yatışkın hal potansiyeline eriştiği gözlenmiştir. Ni/PTFE elektrot havada okside olur, bu sebeple yüzeyi NiO ile kaplıdır. Bu oksidin elementel Nikel' e indirgenmesi elektrokatalitik olarak gerçekleşir. Yüzeyde Nikel miktarı arttıkça daha fazla akım üretilir. Nikelin yüzeyde kaplanma yüzdesi (6)'yı gözetlemek için, belli zaman aralıklarında anot ile referans elektrotları arasındaki voltaj değerleri alınmıştır. Otokatalitik reaksiyon hız kanununa göre; d0/dt=k0(l-0)C w. reaksiyon ifadesinde (1- 0) yüzeydeki NiO yüzdesi ve C*H2 elektrolitteki hidrojenin çözünürlüğüdür. Yukarıdaki eşitliğin integralinin alınmasıyla denklem İn [0 /(l-0)]=at + b haline gelir. Üretilen voltaj, 0 ile orantılı olduğundan, son eşitlik İn [\7 (m-V)]= at + b haline gelir, buradaki m, a ve b sabitleri MATHCAD Paket Programı kullanılarak bulunmuştur. Deneysel veriler önerilen model denklemine oldukça iyi uymuştur. İndirgenme için aktivasyon enerjileri de saptanmıştır. Anahtar Kelimeler: Yakıt pili, elektrot potansiyeli, matematik modelleme, Ni/PTFE gözenekli gaz difüzyon elektrodu
Orijinal nitelikte florlanmış fosfin ve Rodyum(I) komplekslerinin sentezi ve Süperkritik karbon dioksit ortamında hidrojenasyon reaksiyonlarında kullanımı
Metal katalizörlerin homojen çözeltileriyle katalizlemede kullanılan alışılagelmiş organik çözücüler yerine reaksiyon ortamı olarak su, florlu çözücüler, iyonik sıvılar ve süperkritik karbondioksit (scCO2) gibi çözücülerin kullanılmasına ilişkin çalışmalarda önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Diğer yandan asimetrik hidrojenasyon reaksiyonları saf enantiyomer bileşiklerin sentezinde en verimli ve kullanışlı yöntemlerden biridir. Enantiyoseçici reaksiyonların dizaynı konusunda modern organik ve inorganik kimyada önemli gelişmeler kaydedilmiş ve bu gelişmeler tıbbi ve zirai ilaç endüstrilerinin gelişmesinde önemli rol oynamışlardır. Tıbbi ve zirai ilaç endüstrilerinde kullanılan kimyasalların sentezleri organik çözücü ortamında gerçekleştirilmektedir. Çözücülerin toksik etkisi nedeniyle artan çevresel baskılar kullanılan çözücüleri giderek kısıtlamaktadır. Günümüzde bu endüstriler üzerine, organik çözücüler yerine su bazlı çözücülerin kullanımı yönünde büyük baskılar uygulanmaktadır. Bununla birlikte, organik sentezlerde kullanılan katalizörlerin çoğu sulu ortamda çözünmez karakterdedir. Diğer yandan, suda çözünür katalizörler sentezlense de organik raektan ve ürünler suda çözünmediği gibi suya karşı duyarlı olabilmekte ve kolayca bozunabilmektedirler.ScCO2'i avantajlı kılan yoğunluğu, polaritesi, vizkositesi, difüzyonu ve en önemlisi sıcaklık ve basınçta yapılacak ufak değişikliklerle çözme gücünde ciddi değişmeler göstermesinin yanında, çevresel olarak kabul edilir olması ve ekonomik uygulanabilirliği, alışılagelmiş toksik ve yanıcı organik çözücüler yerine kullanılabilir yeni jenerasyon reaksiyon ortamı olarak büyük ilgi kazanmaktadır.Mevcut homojen katalizörlerin scCO2 ve reaksiyon ortamında çöznürlüklerinin oldukça düşük olduğu literatürlerde bildirilmektedir. Bu çalışmada scCO2 ortamında çözünebilen homojen reaksiyonlar için aktif, fosfin ligandlarının florlanmış türevleri sentezlenmiş, rodyum kompleksleri ile scCO2'de 3000 psi basınçta, 333 - 353 K sıcaklık aralığında pencereli reaktör içinde insitu hidrojenasyon ve çözünürlük deneyleri gerçekleştirilmiştir. 80 ve 100 mL'lik silindirik paslanmaz çelik reaktörler içinde gerçekleştirilen ölçümlerde reaktan/katalizör oranı 250 - 650 arası seçilmiş, 10 bar hidrojen basıncında, 1-2-3 saat zaman aralıklarında hidrojenasyon çalışmaları yapılmıştır.
Experimental investigation of the production of biolubricant from waste frying oil
In this study, waste sunflower frying oil used in fish frying was used for the synthesis of biodiesel and biolubricant through a transesterification reaction. The reaction was carried out with homogeneous and heterogeneous catalysts selected as potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, dopamine and bentonite-chitosan-KOH. The parameters affecting the reaction were determined as temperature, time, amount of catalyst, and molar ratio of methanol/WSFO. The stirring speed was as a constant value of 600 rpm. The best conditions for getting the highest conversion rate were studied with KOH, CaCO3, and bentonite-chitosan-KOH catalysts at 65 °C for 120, 60, and 90 minutes, 5:1, 4:1, and 3:1 methanol oil ratio, and a 1% catalyst amount. KOH catalyst yielded 88.4% ester (FAME) from the obtained biodiesel. The biodiesel yield was low in the experiments with the other catalysts. In addition, biodiesel was analyzed for its heating value, density at 15 °C, viscosity at 40 °C, flash point, water, and cloud point. The structure of the produced biolubricant was tested using the FTIR, and its thermal stability was investigated using the TGA technique. The pour point, flash point, viscosity index, and viscosities of the biolubricant at 40 and 100°C were determined.
Raney-gümüş katalizörün hazırlanmasında ekstraksiyon kinetiğinin incelenmesi
ÖZET Raney-Ag, özellikle elektrokatalizör olarak hidrojen-oksijen yakıt pillerinde katod yapımında kullanılmaktadır. Bir Raney-metal katalizör olan Raney-Ag derişik sodyum hidroksit çözeltisi ile Raney Ag-Al (ağırlıkça %50:50) alaşımdan alüminyumun katı-sıvı ekstraksiyonu ile hazırlanır. Raney Ag-Al alaşımdaki alüminyumun sodyum hidroksitle katı-sıvı ekstraksiyonu, aynı zamanda sıvı-katı katalitik olmayan bir reaksiyondur. Bu çalışmada, Raney Ag-Al alaşımdan alüminyumun sabit alkali konsantrasyonunda (%25' lik NaOH) katı-sıvı ekstraksiyonunun kinetiği, reaksiyon karışımındaki alüminyum miktarının artışı izlenerek incelenmiştir. Deneyler dp< 45u, dp= 53-75u, dp= 90-125 u. ve dp = 125-150 u. ortalama tanecik boyutlannda Raney Ag-Al alaşım kullanarak 10, 25, 35 ve 50°C sıcaklıklarda ve kanştırmalı kesikli bir reaktörde gerçekleştirilmiştir. Yüksek karıştırma hızında çalışılarak dış kütle aktarım direnci ortadan kaldırılmıştır. Sıcaklığın artışıyla katı-sıvı ekstraksiyon hızmm arttığı gözlenmiş ve dış ve iç kütle aktarım sınırlamasının olmadığı başlangıç koşullarında katı-sıvı ekstraksiyonun aktivasyon enerjisinin 52-60 kJ/mol aralığında olduğu belirlenmiştir. Yüksek sıcaklıklarda tanecik boyutunun etkili olmadığı görülmüştür. 90-125 \x ortalama tanecik boyutu için Raney Ag-Al' un ve 25 °C de katı-sıvı ekstraksiyon işleminden sonra elde edilen Raney-Ag' ün yüzey alanı ölçümleri karşılaştırılmış ve yüzey alanının 0.52 ± 0.05 m2/gr' dan 7.4 ±0.1 m2/gr' a arttığı gözlenmiştir. Deneysel verilere zincir dallanmayı en yavaş adım kabul eden Prout-Tompkins modeli uygulanmıştır. Reaksiyon hız katsayısı k' nın da, zamanın karesiyle ters orantılı olarak değiştiği kabul edilerek ve deneysel hatalar gözönünde bulundurularak model denkleminin, Raney Ag-Al alaşımdan alüminyumun sodyum hidroksit çözeltisiyle ekstraksiyonuna uygun olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Raney-Ag katalizör, Raney Ag-Al alaşım, katı-sıvı ekstraksiyon vın
Mini-kanal içerisinde Taylor akışı ile geliştirilmiş fotokatalitik karbon dioksit redüksiyonu
Sera gazı emisyonları artışı sanayi devrimi sonrasında ivmelenmiştir. 1900 yılında 2 milyar tona yakın olan toplam karbondioksit emisyonu 2022 yılında 18.5 kat artmış ve 37.12 milyar ton seviyelerine ulaşmıştır. Artmakta olan dünya nüfusu karşısında endüstriyel ürünlere talep ve dolayısıyla fosil yakıt tüketimi kaynaklı karbondioksit emisyonları kaçınılmaz olarak artacaktır. Karbondioksit emisyonlarını, endüstri ve sürdürülebilir dünya arasında bir kazan kazan durumuna çevirmek karbondioksitin kimyasal dönüşümü yoluyla mümkündür. Yapılan bu çalışmada karbondioksiti ticari değeri olan diğer organik bileşiklere dönüştürmek amaçlanmıştır. Bu kapsamda fotokatalitik reaksiyonlar, gerekli aktivasyon enerjisi yüksek sıcaklık/basınç gibi kaynaklardan ziyade katalizörün ışık ile etkileşiminden geldiğinden "yeşil" bir teknolojidir ve karbondioksiti kimyasal olarak dönüştürmek için etkili bir metottur. Bu reaksiyonlar birim alana daha fazla ışık alabilmek ve kütle transferini akış ile birlikte daha etkili kılabilmek amacıyla UV-A geçirgen mini kanal içerisinde gerçekleştirilmiştir. Mikro ve mini akış reaktörleri, hacim başına düşen yüzey alanı fazla olduğundan; yüzeyden enerji transferi metodları kullanılıyorsa son derece verimli reaktörlerdir. Mini reaktörler difüzyon mesafesi çok kısa olduğundan kütle transferinde de konvansiyonel reaktörlere göre avantaj sağlar. Bu sebeple taylor akışı kanal içerisinde pasif karıştırma görevi üstlenmektedir. Sıvı faz içerisinde taylor vorteksi ismi verilen döngüleri oluşturan düşük ve yüksek basınç bölgeleri sayesinde, gaz fazdan sıvı faza difüze olmuş reaktanlar sıvı faz içerisinde karışır ve katalizör ile buluşarak kimyasal reaksiyonu başlatır. Bu çalışmada, 1 mm çapındaki mini kanal içerisinde, taylor akışı ile regüle edilmiştir. Ortamdaki metil gruplarından faydalanabilmek amacıyla sıvı faz olarak metanol kullanılmıştır. Reaksiyonlar güneş ışığını taklit etmek ve düşük enerji tüketimi ile çalışmak amacıyla 40 W gücünde lamba ile 365 nm dalga boyundaki UV-A bölgedeki radyasyon altında gerçekleştirilmiştir. Denemelerin tamamı oda sıcaklığında gerçekleştirilmiş ve yaklaşık olarak 30 saniye kalma süresi ile çalışılmıştır. Katalizör olarak çöktürme ve sol jel yöntemleriyle elde edilen partiküller ve bu partiküllere ıslak ve kuru emdirme yapılarak elde edilen doplu partiküller kullanılmıştır. Kütlece %0.50 (katalizör/sıvı faz) heterojen katalizör olarak sıvı faz metanol karışımında sisteme beslenen doplu ve dopsuz çinko oksit, alümina, titanyum dioksit ve silika katalizörlerinin toplam dönüşüme ve seçiciliğe etkisi incelenmiştir. Farklı katalizörlerle yapılan denemeler sonucunda formik asit, asetik asit ve 1-hekzanol ürünleri elde edilmiştir. Bu çalışma yarı iletken katalizörlerin karbondioksit dönüşümündeki rolünü açıklama amacını taşımakla birlikte gelecekte yapılacak reaktör ve reaksiyon şartlarının optimizasyonu çalışmaları için öncü olma niteliğindedir.
İzobütil asetatın esterleşme tepkimesi ile sentezi için fonksiyonelleştirilmiş heterojen katalizör geliştirilmesi
Bu çalışmada izobütil asetat sentezinde kullanılan ticari Amberlyst-16 katalizörüne alternatif olarak sentezlenen ve fonksiyonelleştirilen silika katalizörlerin performansları incelenmiştir. Sülfürik asit, (3-Merkaptopropil)trimetoksisilan (MPTMS) ve Trimetilklorosilan (TMCS) ile fonksiyonelleştirilen katalizörler, FT-IR, azot adsorpsiyon/desorpsiyon ve XRD teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Azot adsorpsiyon/desorpsiyon yöntemiyle katalizörlerin yüzey alanı, gözenek boyutu ve gözenek hacmi belirlenmiştir. FT-IR analizleriyle fonksiyonelleştirmede kullanılan kimyasalların varlığı bağ yapıları incelenerek kanıtlanmıştır. XRD analiziyle fonksiyonelleştirilmeyen başlangıç silikanın kristal yapısının Fonksiyonelleştirme sonrası değişmediği anlaşılmıştır. Heterojen katalizörler aynı tepkime koşullarında (90 ºC sıcaklık, 2 saat tepkime süresi, 750 rpm karıştırma hızı, 1:1 mol oranı) asetik asit ve izobütil alkol arasında gerçekleştirilen esterleşme reaksiyonlarında kullanılmış ve gaz kromatografisiyle reaksiyon çözeltileri analiz edilerek dönüşüm değerleri hesaplanarak karşılaştırılmıştır. Katalizörlerin fonksiyonelleştirilmesi sentez sırasında ve sentez sonrasında yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. En yüksek asetik asit dönüşümü; sentez sonrası yöntemle 2M sülfürik asit çözeltisi kullanılarak fonksiyonelleştirilen silika (%66,9) ve TMCS kullanılarak sentez sırasında fonksiyonelleştirme yöntemiyle sentezlenen silika (%64,8) katalizörleri ile elde edilmiştir. Sülfürik asit katalizöre sülfat iyonu ekleyerek asitliği arttırırken, TMCS katalizöre hidrofobik özellik kazandırmaktadır.
PNNP tipi diiminodifosfin türevi ligandlar ve paladyum(II) komplekslerinin sentezi, suzuki C-C eşleşme tepkimelerinde katalitik etkinliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, PNNP donör atomlarına sahip dört dişli diiminodifosfin türevi üç farklı ligand (L1-3) ve bu ligandların Pd(COD)Cl2 ile reaksiyonu sonucu katyonik paladyum(II) metal kompleksleri (K1-3) sentezlenmiştir. Buna ek olarak, L1 ligandının Pd(COD)Cl2 ve Pd(COD)ClMe bileşikleriyle olan reaksiyonları ile bimetalik nötral paladyum(II) metal kompleksleri (K4-5) de elde edilmiştir. Tüm bileşiklerin yapı analizleri FTIR, HRMS, X-ışını kırınımı ve NMR (1H, 13C, 31P ve 19F) gibi analitik yöntemlerle karakterize edilmiştir. Elde edilen Pd(II) komplekslerinin katalitik etkinlikleri Suzuki C-C eşleşme reaksiyonlarında incelenmiştir. Öncelikle, K1 katalizörü varlığında, 4-bromotoluen ve fenilboronik asit arasındaki model tepkime üzerinde farklı çözücü, baz, sıcaklık kombinasyonları denenerek optimizasyon çalışmaları yapılmış ve en yüksek dönüşüm oranının görüldüğü reaksiyon şartları sırasıyla; etanol, K2CO3 ve 80°C olarak belirlenmiştir. Ardından katalizör miktarının tepkime üzerindeki etkisi araştırılarak, aktive ve deaktive edilmiş aril bromür türevleri ile substrat etkisi de detaylı bir şekilde incelenmiştir. Katalitik etkinlik sonuçları, sentezlenen komplekslerin paladyum çevresindeki sterik hacmi ile ilişkilendirilerek yorumlanmış ve sterik engeli fazla olan komplekslerin Suzuki C-C eşleşme reaksiyonlarında daha iyi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Tüm sonuçlar değerlendirildiğinde; en etkin katalizörün K5 bimetalik paladyum(II) metal kompleksi olduğu ve sentezlenen tüm katalizörlerin düşük sıcaklık ve düşük paladyum miktarıyla Suzuki C-C eşleşme reaksiyonlarında yüksek dönüşüm gösterdikleri tespit edilmiştir.
Antimon ilavesinin bakır esaslı SCR katalizörü üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Bu Çalışmada HC-SCR sistemi için Cu/TiO2, Cu-P/TiO2, Cu-P-Sb(%1)/TiO2 ve Cu-P-Sb(%2)/TiO2 kimyasal bileşenli katalizörleri emdirme yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen katalizörlerin testleri sırasında indirgeyici madde olarak etil alkol kullanılmıştır. Farklı sıcaklık ve motor yüklerinde katalizörlerin NOX dönüşüm verimliliği incelenmiştir. Katalizörlerin yapısal ve kimyasal özelliklerini hassas bir şekilde belirlemek için SEM, XRD ve BET analizleri yapılmıştır. Test sisteminde ölçümler 180 0C ile 270 0C arasında değişen sıcaklıklarda, sabit alan hızında (30000 h-1) gerçekleştirilmiştir. Testler 3 farklı yük (1 kW, 3 kW ve 5 kW) altında sabit motor hızına (3000 d/dk) sahip, 2 silindirli V tipi dizel motor kullanılarak yapılmıştır. Bu testlerle birlikte üretilen katalizörlerin NOX emisyonu dönüştürme üzerindeki etkileri saptanmıştır. Sonuç olarak, NOX dönüşüm oranları %85,67 ile %94,89 arasında ölçülmüştür. 5 kW yükte, 270 0C sıcaklıkta, 30000 h-1 alan hızında %100 etil alkol indirgeyici madde olarak kullanıldığında NOX dönüşüm oranı %94,89 olarak ölçülmüştür.
Selenyum ilavesinin gümüş esaslı HC-SCR katalistinin özelliklerine ve NOX dönüşüm performansı üzerine etkisi
Bu çalışma hidrokarbon-seçici katalitik indirgeme sisteminin (HC-SCR) azot oksitlerin (NOx) dönüşüm oranları üzerine etkisini araştırarak bu alandaki kısıtlı literatüre katkıda bulunmayı hedeflemiştir. Bu amaçla Ag/ TiO2, Ag-Ca/TiO2, Ag-Ca-Se (%0,5) /TiO2, Ag-Ca-Se (%1) /TiO2, Ag-Ca-Se (%1,5) / TiO2 katalizörleri emdirme yöntemiyle hazırlanmıştır. Katalizör ana taşıyıcı gövdesi olarak okzalik asitle ön işleme tabi tutulmuş olan kordiyerit kullanılırken indirgeyici madde olarak da etil alkol kullanılmıştır. Elde edilen katalizörlerin SCR test düzeneğinde NOX dönüşüm performansları analiz edilmiştir. Deneyler iki silindirli, V tipi 3000 devir/dakika sabit hızında çalışan bir dizel motor kullanılarak 1kW, 3 kW, 5kW yükler altında, 180 ℃ ile 270 ℃ sıcaklık aralığında, 30000 h-1 sabit gaz saatlik alan hızında gerçekleştirilmiştir. Katalizörlere ait kimyasal ve yapısal özellikler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-Ray Difraktometresi (XRD) ve Brunauer-Emmett-Teller (BET) analiz cihazı yardımıyla incelenmiştir. Sonuç olarak en yüksek dönüşüm oranları 5 kW yük altında, 270 ℃'de Ag-Ca-Se (%1) /TiO2 katalizöründe elde edilirken en düşük dönüşüm oranları ise 1 kW yük altında, 180 ℃ 'de Ag-Ca/TiO2 katalizörüne aittir.
Kalay ilavesinin gümüş esaslı HC-SCR katalistin özellikleri ve NOX dönüşüm performansı üzerine etkisi
Bu çalışmada, Hidrokarbon Seçici Katalitik İndirgeme Sistemi (HC-SCR) için AgNO3 esaslı katalistlerin geliştirilmesi ve bu katalistlerin NOx dönüşümleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Katalizörler daldırma yöntemi ile kordiyerit malzemeden üretilmiştir. Bu amaçla 4 farklı türde, Ag/TiO2, Ag-P/TiO2, Ag-P-Sn(%1)/TiO2, Ag-P-Sn(%2)/TiO2 bazlı katalizör üretimi gerçekleştirilmiştir. Kullanılan katalizörün kimyasal ve yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskopu (SEM), yüzey alanı ölçümü (BET) ve X-ışını difraktometresi (XRD) analiz sonuçları ile incelenmiştir. Katalizörler SCR test sisteminde 180 °C ile 270 °C arasındaki sıcaklıklarda testlere tabi tutulmuştur. Testler, 1 kW/ 3 kW/ 5 kW yükler altında sabit motor hızında (3000 devir/dakika), 2 silindirli V- Tip dizel motor kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sistemde etanol indirgeyici olarak kullanmıştır. Sonuç olarak, en yüksek NOX dönüşüm oranları 5 kW yükte, 270 0C sıcaklıkta, 30000 h-1 gaz saatlik alan hızında ölçülmüş ve NOx dönüşüm oranı en yüksek Ag-P-Sn(%2)/TiO2 katalizöründe %95,58 olarak elde edilmiştir.
Antimon ilavesinin gümüş esaslı SCR katalist ve NOX dönüşüm performansı üzerine etkilerinin incelenmesi
Bu çalışmada, emdirme yöntemiyle Ag/TiO2,Ag-Ca/TiO2,Ag-Ca-Sb(%1)/TiO2,Ag-Ca-Sb(%2)/TiO2,Ag-Ca-Sb(%3)/TiO2 bazlı beş adet katalizör üretilmiştir.Labaratuvar ortamında hazırlanan katalizörler HC-SCR deney düzeneğinde test edilmiştir.İndirgeyici madde olarak etanol kullanılmıştır.SEM, BET ve XRD analizleri ile testlerde kullanılan katalizörler kimyasal ve yapısal olarak incelenmiştir.HC-SCR test sisteminde gerçekleştirilen deneyler 170 °C ile 270 ºC arasındaki sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir.Bütün deneylerde gaz alan hızı sabit olarak 30000 h-1'de tutulmuştur. Testler herbir katalizör için 1 kW, 3 kW ve 5 kW olmak üzere üç farklı motor yükünde yapılmıştır.Testler sabit devire (3000 devir/dk) sahip, 2 silindirli V tipi,su soğutmalı dizel motor kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Motor yüklerini ayarlayabilmek için herbiri 1 kW güce sahip ısıtıcı rezistanslar kullanılmıştır.Yapılan testler sonunda,üretilen katalizörlerin SCR sisteminde NOx dönüştürme oranı üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Sonuç olarak, maksimum NOx dönüşüm oranı Ag-Ca-Sb(%3)/TiO2 katalistinde 5 kW yükte, 270ºC sıcaklıkta, 30000 h-1gaz alan hızında %95,88 olarak ölçülmüştür.
Ticari olarak temin edilen homojen katalizör etkisinde aril azidlerin primer aminlere indirgenmesi
Aminler, boya, beşeri ilaç, reçine, zirai ve haşere ilaç endüstrisinde değerli hammadde kimyasallarının sentezinde önemli bir yere sahiptir. İlaç endüstrisinde serotonin, klorfeniramin, aktinomisin, rifamisin benzeri moleküllerin sentetik olarak eldesi ve geliştirilmesi önemli bir çalışma sahasıdır. Sentetik organik kimyacılar bundan dolayı primer aminlerin sentezine odaklanmışlardır. Çalışmada, aril azidlerden primer aminlerin sentezi için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu amaçla ticari olarak temin edilebilen ve homojen bir katalizör olan 2,2'-Bis(difenilfosfin)-1,1'-binaftil]palladyum(II) klorür (BINAP.PdCl2) ve hidrojen kaynağı olarak sodyum borhidrür (NaBH4) kullanılmıştır. BINAP.PdCl2 katalizörü, aril azidlerin hidrojenasyon reaksiyonunda ilk kez kullanılmıştır. Katalizörün ve indirgeyici reaktifin etkisi ile oda şartlarında hidrojenasyon reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Reaksiyonlarda çözücü olarak suyun kullanılması sentetik organik kimya için önemli bir gelişmedir. Çevre dostu bir çözücü içerisinde 7 farklı aril azid türevleri üzerinde denemeler gerçekleştirilerek 15 dakika içerisinde %95'in üzerinde verimlerle primer aminlerin sentezi gerçekleştirilmiştir. Reaksiyonlar ve gerekli izolasyon süreçleri tamamlandıktan sonra 1H ve 13C NMR spektrumları ile primer amin türevlerinin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir.
Kayın, meşe ve çam ağacı odunlarının katalitik torrefaksiyonu
Bu çalışmada meşe, çam ve kayın ağacı odunlarının torrefaksiyonu işlemi üzerine biyokütlenin termokimyasal dönüşümünde doğal bir katalizör ve bitkinin büyümesinde önemli bir rol oynayan potasyumun etkisi incelenmeye çalışıldı. Bu amaçla, üç oduna ait toz örnekler farklı konsantrasyonlarda (0,005M, 0,010M, 0,015M ve 0,030M) potasyum karbonat ile muamele edildi ve potasyum karbonat emdirilmiş toz örnekler ile ham odun örneklerinden peletler hazırlandı. Torrefaksiyon işlemi sabit yatak sisteminde yürütüldü. Torrefaksiyon işlemi sonrası elde edilen katı, sıvı ve gaz ürün verimleri üzerine işlem sıcaklığı, katalizör miktarı ve biyokütle türünün etkisi ortaya konmaya çalışıldı. Torrefaksiyon işlemi 250 ve 300 °C sıcaklıklarda 60 dakika işlem süresinde gerçekleştirildi. İşlem sonunda elde edilen katı ürünün özelliklerinin belirlenmesi ve ham biyokütle ile karşılaştırılması için; kısa analiz, elementsel analiz ve FTIR analizleri yapıldı. Torrefaksiyon işlem sıcaklığının katı ürün verim üzerinde etkili olduğu, katalizör miktarının orta torrefaksiyon işleminde genel olarak etkili olmadığı belirlendi. Şiddetli torrefaksiyon işleminde ham örnekler ile karşılaştırıldığında katalizörün katı ürün verimi üzerinde etkili olduğu görüldü. Torrefaksiyon işleminden elde edilen katı ürünün kül miktarının hem işlem sıcaklığı hem de katalizör ilavesi ile arttığı sonucuna varıldı. Ayrıca katı ürünün uçucu madde içeriği katalizör miktarı ve işlem sıcaklığı ile belirgin olarak azaldı. Ham ve potasyum karbonat emdirilmiş odun örneklerinin H/C ve O/C oranları Van Krevelen diyagramına yansıtıldığında ham odun örneklerinin atomik H/C ve O/C oranının torrefiye olmuş örneklere göre daha yüksek olduğu tespit edildi. Potasyum karbonat emdirilmiş kayın ve çam ağacı odunlarının şiddetli torrefaksiyon işleminden elde edilen torrefiye örneklerin Van Krevelen diyagramında linyitin bulunduğu bölgeye yaklaştığı görüldü.
Kerosenin reformlama reaksiyonu ile hidrojen üretimi
Yüksek enerji yoğunluğu, güvenliği ve lojistik olmasından dolayı araçlarda genellikle kerosen tipli yakıtlar tercih edilmektedir. Bu araçlara yardımcı güç kaynağı geliştirilirken kullanılabilecek olan yakıt pili sistemlerine gereken hidrojenin sağlanması için kerosen yakıtının buhar reform reaksiyonunun gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada hidrojence zengin gaz karışımı elde etmek amacıyla su buharı ve kerosenin katalitik reaksiyonu gerçekleştirilmiştir.Bu çalışmada alümina destekli Rutenyum ve Nikel bazlı katalizörler sentezlenmiştir. Katalizörler, %1 Ru, %15 Ni, %1 Ru-%5 Ni, %1 Ru-%10 Ni ve %1 Ru-%15 Ni içerecek şekilde farklı Ru/Ni oranlarında emdirme yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Üretilen katalizörlerin kristal yapıları XRD, karbon birikimi analizleri TGA, mikro yapı incelemeleri SEM-EDS ve yüzey alanları ve gözenek çapları hesaplamaları BET yöntemiyle karakterize edilmiştir. Katalizörlerin XRD analizlerinde RuO2, NiO2, CeO2 ve Al2O3 elementlerine ait dört tane karakteristik pik incelenmiştir. BET analizleri ile belirlenen katalizörlerin yüzey alanları 122 ve 103 m2/g arasındadır. Bunun yanı sıra hazırlanan katalizörlerin Nikel içeriği arttıkça alümina piklerinin şiddetinin arttığı, yüzey alanlarının ise küçüldüğü gözlenmiştir.Hazırlanan katalizörlerin katalitik deneyleri yapılmıştır. Deneylerde reaksiyon sıcaklığı 800 ?C'da sabit tutulmuştur. Katalitik deneylerde 5,84, 4,88, 3,89 olmak üzere farklı H2O/C oranları kullanılmıştır. Katalitik deneyler sonucu elde edilen gaz karışımları gaz kromotografisinde analiz edilerek hacimsel gaz oranları ölçülmüştür. Üretilen gazın metan, karbon oksitler ve yüksek miktarda hidrojen içerdiği görülmüştür. Gaz kromotografisi sonuçları kullanılarak katalizörlerin % CO2 verimleri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar sonucunda %1Ru-%15Ni bazlı katalizörün veriminin %99,63 olduğu ve bu değerin diğer katalizörlerin verimlerinden yüksek olduğu görülmüştür. Ayrıca katalitik deneylerde H2O/C oranının düşürülmesi ile üretilen gazın bileşimindeki hacimsel % CH4 miktarının arttığı ve katalizörlerin verimlerinin ortalama% 96 civarına düştüğü görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Reforlama, kerosen, Ru/Al2O3, Ni/Al2O3
Seçici karbon monoksit oksidasonu kinetiğinin gümüş, kobaltoksit, manganoksit katkılı seryum oksit / zirkonyum oksit içeren katalizörler üzerinden incelenmesi
Bu çalışmada gümüş, kobaltoksit, manganoksit içerikli seryum oksit ve zirkonyum oksit içeren katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve seçici karbon monoksit oksidasyonu kinetiği için katalitik aktivite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Katalizörler birlikte çöktürme yöntemi kullanılarak sentezlenmiş ve 450oC' de kalsine edilmişlerdir. Katalizörlerin yapılarında bulunan fazlar X-Işınımı kırınım deseni analizleri ile; yüzey alanları, ortalama gözenek çapları, gözenek hacimleri ve adsorpsiyon/desorpsiyon izotermleri azot fizisorpsiyon çalışmaları ile; yüzey topografyası ise taramalı elektron mikroskopisi (SEM) analizleri ile belirlenmiştir.X-ışını kırınım deseni analizlerinden katalizörlerin yapılarında genel olarak: CeZrOx, MnCeZrOx, metalik Ag ve Co3O4 fazlarının olduğu belirlenmiştir. Yüzey alan sonuçları 50/25/25 MnO2/CeO2/ZrO2 katalizörünün en yüksek yüzey alan değerine ve Ag/CeO2/ZrO2 katalizörünün de en düşük yüzey alan değerine sahip olduğunu göstermiştir. Farklı metaloksit molar oranlarda hazırlanmış Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizörleri arasında en yüksek yüzey alanı 20/40/40 metaloksit oranında hazırlanmış katalizör vermiştir. Tüm katalizörlerin mezo gözenekli olduğu belirlenmiştir.Katalizörlerin seçici CO oksidasyonu için katalitik aktiviteleri belirlenmiştir. H2' ce zengin gaz karışımından CO' in seçici oksidasyonu için katalitik aktivite çalışmalarında besleme kompozisyonu H2: % 85, CO % 1 iken O2: % 1.25, % 1.5, % 1.75 değerlerinde; H2: % 85, O2 % 2 iken CO: %0.75, %1.00, %1.15, % 1.30 değerlerinde ve kalan He olacak şekilde 3 farklı katalizör miktarında (15 mg, 25 mg, 35 mg) çalışılmıştır. En iyi aktivite 50/25/25 Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizöründe elde edilirken bu katalizör 200°C' de % 90' nın üzerinde CO dönüşümü ve 175°C' de maksimum %55 CO oksidasyonu için seçicilik sonucu vermiştir. Farklı oranlarda hazırlanmış olan Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizörleri arasında en iyi seçici CO oksidasyonu aktivitesini 80/10/10 Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizörü vermiştir. 80/10/10 Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizörü 200°C' de % 80' nin üzerinde CO dönüşümü verirken 125°C' de maksimum % 84 CO oksidasyonu için seçicilik sonucu vermiştir. 80/10/10 Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizörü üzerinde gerçekleştirilen CO oksidasyonun reaksiyonu hızı O2 için (+1,04)' üncü mertebenden ve CO için (-1,4)'ncü mertebeden bağlılık göstermiş, reaksiyon hız sabiti k = 1.64 x 10-4 olarak belirlenmiştir.
Propanın seçici oksidasyonu ile propilene dönüşümü reaksiyonu için SBA-15 ve MCF destekli katalizör geliştirilmesi
Bu çalışmada, yüksek yüzey alana sahip, mezogözenekli, V,Ce temelli katalizörler hazırlandı. V, Ce temelli katalizörler propanın propilene seçici oksidasyonu gibi reaksiyonlarda aktif özellik göstermektedir. Yüksek yüzey alanı, kontrol edilebilir gözenek yapısı ve termal kararlılığı ile araştırmacıların ilgisini çeken mezogözenekli SBA-15 ve MCF malzemeleri katalizör destek maddesi olarak kullanılmıştır. SBA-15 malzemesinin sentez şartlarının belirlenebilmesi amacıyla ön çalışmalar yapılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları sonucuna göre en uygun sentez şartı belirlenmiş ve tekrarlanabilirliği sağlanmıştır. SBA-15 sentez şartlarından farklı olarak gözenek büyütücü kimyasal kullanılarak hazırlanan MCF sentezi gerçekleştirilmiştir. SBA-15 ve MCF destek maddeleri üzerine emdirme (imregnation) ve doğrudan (hidrotermal) sentez yöntemleri kullanılarak, seçici oksidasyon reaksiyonlarında birçok avantaja sahip olan V ve Ce metalleri karışık ve tekli olarak yüklenmiştir. Malzemelerin yapısal ve fiziksel özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla karakterizasyon çalışmaları yürütülmüştür. SBA-15 ve MCF malzemesinin karakteristik yapısını gösteren üç ana pik X-ışını kırınım desenlerinde görülmüş ve BET yüzey alanları 924 m2/gr ve 932 m2/g olarak bulunmuştur. SBA-15 malzemesinin N2 adsorpsiyon analizi sonucu bulunan gözenek çapı ve gözenek duvar kalınlığı ile MCF malzemesinin hücre ve pencere boyutlarının literatür ile tutarlı sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Emdirme yöntemi ile hazırlanan metal içerikli SBA-15 malzemelerinin XRD analizlerinde SBA-15 malzemesinin karakteristik üç ana pikinin korunduğu gözlemlenirken, doğrudan sentez yöntemi ile hazırlanan malzemelerde karakteristik pikler görülmemiştir. Emdirme yöntemi ile hazırlanan V-Ce karışık metal oksit içerikli SBA-15 malzemesinde CeVO4 kristal yapısına ait pikleri mevcuttur. SBA-15 ve MCF üzerine emdirme yöntemi ile hazırlanan malzemelerin yüzey alanı düşerken, doğrudan sentez yöntemi ile hazırlanan malzemelerin yüzey alanı değişmemiştir. Saf halleri ile karşılaştırıldığında, her iki destek madde kullanılarak, emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörlerin gözenek boyutlarının düştüğü, doğrudan sentez yöntemi ile hazırlanan katalizörlerin yaklaşık olarak değişmediği bulunmuştur.
G-C3N4/TiO2 destekli Ru(0) nanoparçacıkların (Ru@g-C3N4/TiO2) transfer hidrojenasyon reaksiyonlarındaki fotokatalitik etkinliklerinin incelenmesi
Katalitik transfer hidrojenasyon, kararlı hidrojen vericisi içermesiyle moleküler hidrojenlemeye alternatif bir metottur. Proton vericisi olarak iso-PrOH'un kullanıldığı bir hidrojen transfer reaksiyonu çevre açısından zararlı madde kullanılmaması ve yüksek basınç koşulları altında çalışma sistemine sahip olmaması gibi nedenlerden dolayı oldukça avantajlıdır. Çoğunlukla Ru katalizörleri kullanılarak gerçekleştirilen transfer hidrojenleme reaksiyonları aromatik veya alifatitik ketonları ikincil alkollere dönüştürmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ru katalizli transfer hidrojenleme reaksiyonları moleküler hidrojenasyona göre ılıman reaksiyon koşulları ve düşük toksisite gibi avantajları nedeniyle farmasötik ara ürünlerin, doğal ürünlerin, fonksiyonel materyallerin ve biyomoleküllerin sentezinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada kütlece farklı yüzdelerde üretilen g-C3N4/TiO2 destekli Ru(0) nanoparçacıklar (Ru@g-C3N4/TiO2) ıslak emdirme ve indirgeme yöntemiyle kütlece %0.1, %0.5, %1, %2 ve %3 olarak hazırlandı. Ru@g-C3N4/TiO2 nanoparçacıkların karakteristik özellikleri P-XRD, TEM, HRTEM, FT-IR, SEM-EDX, XPS, ICP, BET gibi ileri düzey analitik yöntemlerle tanımlandı. Ru@g-C3N4/TiO2 nanoparçacıkların transfer hidrojenasyonundaki katalitik ve fotokatalitik etkinliği görünür ışık altında incelendi ve katalitik dönüşüm oranları gaz kromotagrafisi tekniği ile belirlendi. Çalışmamızda katalik ve fotokatalitik transfer hidrojenasyon reaksiyonlarında ilk kez farklı yüzdelerde hazırlanan Ru@TiO2/g-C3N4 nanokatalizörü kullanılmıştır. Ru@TiO2/g-C3N4 nanokatalizörünün etkinliği asetofenon türevlerinin izopropil alkol ile transfer hidrojenasyon tepkimlerinde test edildi. GC cihazındaki en yüksek dönüşüm kütlece 4:1 TiO2/g-C3N4 kullanılarak hazırlanan destek maddesine yüklenen Ru(0) (kütlece %2 oranı) nanokatalizörlerinden elde edildi. HRTEM ile elde edilen görüntülere göre hazırlanan Ru@TiO2/g-C3N4 nanokatalizörün tanecik boyutu ortalama 2.8 nm olduğu görüldü. Sonuç olarak %2 metal yüklü hazırlanan Ru@TiO2/g-C3N4nanokatalizörünün katalitik etkinliği GC dönüşüm oranı 24 saatte % 88,57 bulundu. Bunun yanı sıra görünür ışık altında 24 saatte fotokatalitik olarak etkinliğinin çok düşük (24 saatte %20) olduğu gözlendi.
Dolomit destekli katalizör sentezi ve metal hidrürlerden hidrojen üretiminde aktivitesinin belirlenmesi
Hidrojen çevre dostu olması nedeniyle dünyanın gelecekteki enerji sistemlerinde önemli bir enerji taşıyıcısıdır. Hidrojen üretimi, taşınması ve depolanması gelecekteki kullanımlar için önem taşımaktadır. Hidrojen, depolama yöntemlerinden olan metal hidrürlerden hidroliz reaksiyonları ile üretilebilmektedir. Sodyum borhidrürün katalitik hidrolizi, hidrojen salınımı sayesinde özellikle yakıt hücreleri ve diğer taşınabilir cihazlar için umut verici ve etkili bir yöntemdir. Bu nedenle, bu teknolojinin geliştirilmesinde katalizör araştırmaları büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada Ni ve Co aktif metalleri ile emdirme, çöktürme ve NaBH4 indirgeme yöntemleri ile dolomit destekli katalizörler sentezlenip karakterize edildikten sonra aktiviteleri hidroliz reaksiyonunda belirlenmiştir. Aktivasyon çalışmalarına etki eden parametrelerden reaksiyon sıcaklığı (30-60 °C), aktif metal yükleme oranı (ağırlıkça %10-40), katalizör miktarı (25-125 mg), NaOH konsantrasyonu (0,10-0,75 M) ve başlangıçtaki NaBH4 miktarının ( 25-125 mg) hidrojen verimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Sonuç olarak, ağırlıkça %40 Co/K-Dolomit katalizörü en uygun katalizör olarak belirlenerek 5 mL 0,25 M NaOH, NaBH4 ile 60 °C'de 4956,43 mL H2/gkat.dk hızında hidrojen üretim hızı elde edilmiş olup sıfırıncı mertebeden reaksiyon kinetik modeline uygun olduğu belirlendikten sonra aktivasyon enerjisi 37,03 kJ/mol olarak belirlenmiştir.