Preparation, characterization, and investigation of H2 storage capacities of prussian blue analogues

Hidrojen depolama hidrojenin enerji kaynağı olarak gerekli uygulamalarda kullanılabilmesi için kritik bir basamak. Bu yüzden verimli ve kullanışlı alternatif depolama yöntemlerinin geliştirilmesi ilgi gören bir araştırma konusu. Hidrojenin depolandığı ortam güvenli olmanın yanı sıra depolama ve kullanma sırasında maksimum enerji tasarrufu sağlamalı. Birçok değerlendirilmiş yöntem içerisinde gözenekli yapılar hidrojen depolama için iyi bir aday olarak görülüyor. Geçiş metallerinin [Fe(CN)6]3-ve [Fe(CN)5NO]3-gibi yapıtaşları ile tepkimeleri sonucu sentezlenen gözenekli Prusya Mavisi benzeri yapılar yüksek sıcaklık veya basınç gibi zor şartlara dayanıklı oldukları, kolay hazırlandıkları ve çok amaçlı oldukları için bunların hidrojen depolamaları ile ilgili birçok araştırma yapıldı. Bu tez çalışmasında, yapıdaki gözenekleri ve gözeneklerde fonksiyonel polar grupları arttırmak amacıyla önceden çalışılmış yapıtaşlarındaki siyanürün başka bir grupla değitirilerek, M3[Fe(CN)5NH3]2 ve M3[Fe(CN)5pz]2 tipi beş farklı Prusya mavisi benzeri yapının sentezine odaklanıldı. Metalin Cu2+, Ni2+ veya Co2+ olduğu, Prusya Mavisi benzeri yapılar sentezlendi ve ATR, XRD, TGA spektroskopileri ile karakterizasyonları yapıldı. Yapının iç tarafındaki metale(Fe2+) bağlı ligandların ve dış taraftaki metalin çeşidinin IR spektroskopi sonuçlarına etkisi tartışıldı. Cu3[Fe(CN)5NH3]2 , Ni3[Fe(CN)5NH3]2 ve Co3[Fe(CN)5NH3]2 bileşiklerinde Prusya Mavisi benzeri yapılarda genelde görülen Fm3m tipi yapı gözlemlendi. Cu3[Fe(CN)5pz]2 bileşiğinde Fm3m tipi yapıyı işaret eden dört kırılma açısı gözlemlenirken Ni3[Fe(CN)5pz]2 bileşiği Fm3m tipi yapıyı gösteren ama daha zayıf bir kırılma paterni gösterdi. Ölçümlerde sıcaklık değiştirilerek malzemelerin sıcaklığa dayanıklıkları ve bazı iskelet değişiklikleri gözlemlendi. Sıcaklığa bağlı yapı değişiklikleri de XRD, FTIR ve TGA spektroskopi sonuçları kullanılarak tartışıldı. Yapıların iki farklı sıcaklıkta nitrojen ve hidrojen gazlarını yüzeylerinde tutma kapasiteleri araştırıldı. Beş yeni Prusya mavisi benzeri yapının yüzey alanları ve hidrojen tutma kapasiteleri çalışıldı. 95°C sıcaklıkta vakumlanan örnekler arasında Co3[Fe(CN)5NH3]2 bileşiği en yüksek yüzey alanına(243.2 m2/g) Ni3[Fe(CN)5NH3]2 bileşiği ise en iyi hydrogen tutma kapasitesine(1.79 wt % H2)sahipti. Cu3[Fe(CN)5pz]2 ve Ni3[Fe(CN)5pz]2 örnekleri için hidrojen tutma kapasitesinin olmadığı gözlemlendi.