Gaz fazda fotokatalitik karbon dioksit indirgemesi için çeşitli reaktör geometrilerinin tasarımı, yapımı ve test edilmesi

Bu tez, karbondioksitin gaz fazında su ile fotokatalitik indirgenmesi için kapsamlı bir sisteminin tasarımına yönelik ön çalışmaları içermektedir. Çalışmada titanyum oksit bazlı fotokatalitik malzemelerin çeşitli ışık kaynakları kullanılacağı bir sistemin tasarlanması, yapımı ve çalıştırılması amaçlanmıştır. Bunu başarmak için, laboratuvar ölçekli sistem sıfırdan inşa edilmiş, cihazların kalibrasyonu yapılmış, fotokatalizörler sentezlenmiş ve sistemin bir bütün olarak çeşitli koşullarında ilk denemesi yapılmıştır, temel değişkenler olarak ışık kaynağının türü, katalizör miktarı, gaz akış hızları ve içinden CO2 geçirilerek su buharı oluşturmak için kullanılan kabın sıcaklığı seçilmiştir. Reaksiyonlar, TiO2'ye tek ve bimetalik eş katalizör yüklenmiş fotokatalizörler ve bunlara iyonik sıvı kaplanarak elde edilen malzemeler üzerinde gerçekleştirilmiştir. İki farklı tübüler ve bir balon olmak üzere üç farlı fotoreaktör geometrisi test edilmiş, balon fotoreaktör geometrisinin en etkili olduğu görülmüştür. Tek metal (Pt veya Cu) fotokatalizörleri kullanılarak ana ürün olarak sentez gazı elde edilirken, bimetalik (Pt + Cu) fotokatalizörler kullanıldığında sentez gazı yanında metan da elde edilmiştir. Tek metal yüklü TiO2 kullanılarak elde edilen maksimum ürün verimi sırasıyla H2 için 11.79 (Pt ile) µmol/(h.gcat), CO için ise 83.72 (Cu ile) µmol/(h.gcat) olmuştur. Bimetalik fotokatalizör ile bu değerler H2, CO ve CH4 için sırasıyla 164.76, 1757.29 ve 60.26 µmol/(h.gcat) olarak gerçekleşmiştir. Geliştirilmesi gereken alanları olarak, gaz-fotokatalizör temasını daha iyi sağlayacak reaktör tasarımı ve çeşitli modifikasyonlarla fotokatalizör özelliklerinin geliştirilmesi önerilmiştir.