Demir-krom yüklemesinin ve yüzey sülfolamanın sba-15 in yapısal özellikleri üzerine etkisi

SBA-15, mezo gözenek boyutlarında tek boyutlu hekzagonal yapı, düzenli gözenek boyutu ve dağılımına ilave olarak mikro gözenekler de içeren yapıdır. Yüksek yüzey alanına, mekanik ve hidrotermal dayanıma sahip olmasına rağmen nötr yüzey kombinasyonuna sahip olduğu için düşük katalitik aktivite sergiler. SBA-15'in katalitik aktivitesi, sentez esnasında ve/veya sonrasında yapılan bir takım modifikasyonlarla artırılabilmektedir. Bu çalışmada katalitik aktivitenin artırılması için yapıya yüklenecek aktif metaller, düşük karbon zincirli organik bileşiklerin reaksiyon uygulamalarında etkin olan metaller arasından demir ve krom olarak seçilmiştir. Bu metaller son yörüngelerinde yer alan değerlik elektronlarının fazla olması sebebi ile yapı üzerinde farklı formlarda katalitik aktif merkezlerin oluşmasını sağlar. Kullanılan diğer modifikasyon işlemi olan yüzey sülfolama işlemi ise; yüzey fonksiyonel grupların sayısını artırarak katalitik aktiviteyi artırır. Çalışma kapsamında sentezlenen SBA-15 destekli katalizörlere metal yüklemesi, nmetal/nsilisyum molar yüzdesi %3, 5 ve 7 olacak şekilde hidrotermal yöntem ile gerçekleştirilmiştir. Yüzey sülfolama işlemi ise sentez asidinin değiştirilmesi ve aktif metallerin sülfat içeren tuzlarının kullanımı ile tekli veya çoklu modifikasyonlarla gerçekleştirilmiştir. XRD (X Işını Kırınımı) desenlerinde, sentez asidinin HCl yerine H2SO4 ile değiştirilmesinin, destek yapının düzenli gözenek dizilimini bozmadığı ancak gözenek duvar kalınlığını 4,93 nm?den 5,61 nm?ye artırdığı ve metal yüklemesi ile duvar kalınlığında tekrar azalma olduğu gözlenmiştir. Metal aktif bileşenlerinin yapıdaki varlığı, kullanılan düşük molar oranlar nedeni ile, X-ışını kırınım desenlerinde tespit edilememiştir. Sentezlenen tüm numunelerin adsorpsiyon izotermleri Tip 4, ve desorpsiyon esnasında meydana gelen histerisis açıklıkları Tip 1 davranışı sergilemiştir. Bu durum; tekli veya çoklu modifikasyonlar ile destek yapısının gözenek şekli ve dağılımında belirgin bir deformasyonunun meydana gelmediğini desteklemektedir. Sentez asidinin değiştirilmesi; mikro gözenek hacmini ve yüzey alanını artırmış fakat mezo gözenek hacminde ve mezo gözenek boyutlarında azalmaya neden olmuştur. İlave metal yükleme modifikasyonu; toplam, mikro ve mezo gözenek hacimlerini ve yüzey alanı değerlerini artırırken mezo gözenek boyutlarında biraz azalmaya neden olmuştur. 1130 m2/g ile en yüksek yüzey alanına sahip %5Cr-H2SO4-SBA-15 numunesinin; 1,43 cm3/g gözenek hacmine, %11 mikro gözenek hacmine ve 6,5 nm gözenek çapına sahip olduğu belirlenmiştir. FT-IR (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi) çalışmalarında, yapıya sülfat, sülfit ve metal gruplarının yerleştiği tespit edilmiştir. Sentez asidinin değiştirilmesi yapıdaki asiditeyi artırmış, aktif metal bileşeni yüklemeleri ile bu artış biraz daha yükselmiştir. %5?lik metal yüklemeli örneklere uygulanan X ışını fotoelektron spektroskopisi yöntemiyle, demir aktif bileşeninin +2, +3 ve +4 değerlikte, krom aktif bileşenin ise +2 ve +3 değerlikte bulunduğu ve yapıya metal oksit ve metal sülfür formlarında bağlandığı görülmüştür. TEM/EDX (Geçirmeli Elektron Mikroskobu-Enerji Dağılımlı X Işını Spektroskopisi) analizinde ise, yapılan modifikasyonların SBA-15 düzenli gözenek dizilimini ve hekzagonal yapısını bozmadığı ve metal aktif bileşenlerin ikili metal kombinasyonda daha yüksek yükleme başarıları ile yapıya yüklendiği belirlenmiştir.