Azot oksit (NOx) tutucu adsorbent geliştirme ve karakterizasyonu

Bu çalışmanın amacı; biyodizel kullanan motorlardan açığa çıkan yüksek seviyelerdeki NOx gazlarından biri olan azot dioksit (NO2) emisyonlarını gidermek için yüksek NO2 adsorplama kapasitesine sahip baryum içerikli MCM-41 destekli adsorbent geliştirmektir. Mezogözenekli M41S ailesi içerisinde yer alan MCM-41 düzgün gözenek yapısı, yüksek yüzey alanı ile önem taşımaktadır. MCM-41 bu üstün özellikleri nedeniyle destek malzemesi olarak kullanılmaya adaydır. MCM-41 destek malzemesine değişik hazırlama teknikleri kullanılarak metal bileşikleri ilave edilebilir ve adsorbent/katalizörler sentezlenebilir. Bilindiği gibi moleküler elek özelliğine sahip nano yapılı malzemeler seçici katalitik reaksiyonlarda önemli bir kullanıma sahiptirler. Bu nedenle Ba içerikli adsorbentlerin adsorpsiyon kapasitesinin MCM-41 ile geliştirilebileceği düşünülmüştür.Çalışmada belirtilen amaca uygun olarak geliştirilen baryum bazlı MCM-41 destekli adsorbentler doğrudan hidrotermal sentez ve ıslak emdirme yöntemleriyle hazırlanmıştır. Hazırlanan adsorbentlerin bazı fiziksel ve yapısal özelliklerinin belirlenmesinde XRD, azot adsorpsiyon-desorpsiyon analizleri (BET-BJH), TGA-DSC, FTIR, XPS ve SEM-EDS analizleri kullanılmıştır. Yapılan karakterizasyon testleri sonucunda, X ışını kırınım desenleriyle MCM-41'e ait kristal yapısının elde edildiği görülmüş, yüksek yüzey alanlarına (1150-1278 m2/g) ulaşılmıştır. Destek malzemesine Ba yüklemesiyle yüzey alanlarında düşme gözlenmiştir. Yapılan XRD analizleri sonucuna göre; Ba içerikli adsorbentlerde baryum oksit ve baryum nitrat yapılarının olduğu bunun yanında Ba'un MCM-41 ile etkileşime girerek baryum silikat yapılarını oluşturduğu anlaşılmıştır.Emdirme yöntemiyle hazırlanan adsorbentlerin yüzey alanlarını artırmak amacıyla emdirme çözeltisine farklı miktarlarda sitrik asit ilave edilmiştir. Yapılan karakterizasyon testleri sonucunda sitrik asitle hazırlanan katalizörlerde daha yüksek yüzey alanı elde edilmiş ve homojen gözenek boyut dağılımı gözlenmiştir. Aynı zamanda baryum emdirilmesinden dolayı daralan gözenek hacimleri sitrik asit ilavesi ile açılarak daha yüksek gözenek hacmi elde edilmiştir. Böylece baryumun yapı içine girmesi sağlanmış emdirme ile hazırlanan adsorbentlerde destek malzemesinin yüzeyinde görülen baryum kümeleşmesi engellenmiştir.