Formik asit dehidrojenasyonu ile hidrojen üretimi için ikili metal katalizörlerin geliştirilmesi

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) 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.