Yeni nesil alkin türevlerinin sentezi ve hidrojen üretim uygulamaları

Doğal kaynaklardan izole edilen timol molekülü ile heteroatom içeren pirol molekülü, sahip oldukları biyolojik aktivitelerinin yanı sıra enerji alanındaki potansiyelleri ile de dikkat çeken organik bileşiklerdir. Bu çalışmada, sentezlenen yeni organik yapılar ile grafen oksit (GO) kompozitleri hazırlanarak, bu malzemelerin sodyum borhidrür (NaBH₄) metanolizi yoluyla hidrojen üretiminde katalitik etkinlikleri araştırılmıştır. Sonogashira Kenetlenme tepkimesi, Ullmann tipi N-arilasyon tepkimesi ve Nükleofilik yer değiştirme tepkimeleri kullanılarak 2-(3-(2-izopropil-5-metilfenoksi)prop-1-in-1-il)anilin (o-IMPA), 4- (1H-pirol-1-il)anilin (PYRA) ve 4-(3-(2-izopropil-5-metilfenoksi)prop-1-yn-1-yl)anilin (p- IMPA) yapıları sentezlenmiştir. Grafen oksit ise Modifiye Hummers yöntemiyle sentezlenmiştir. Organik moleküller ile GO, Steglich esterifikasyon tepkimesi kullanılarak farklı oranlarda modifiye edilmiştir. Sentezi yapılan katalizörlerin karakterizasyonu XRD, Raman, FTIR, SEM-EDX ve DFT hesaplamaları ile yapılmıştır. Elde edilen kompozit katalizörlerin hidrojen üretim performansları, NaBH₄ metanolizi tepkimesi ile test edilmiş ve yüksek hidrojen üretim kapasitesine sahip yeni nesil malzeme için optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda katalizör miktarı, NaBH₄ miktarı, metanol hacmi ve sıcaklık parametreleri sistematik olarak değiştirilmiş ve her katalizör için uygun koşullar belirlenmiştir. o-IMPA/GO, p-IMPA/GO ve PYRA/GO kompozitleri için sırasıyla hidrojen üretim hızı 92.017,2 mL/dak.gkat, 94.719,6 mL/dak.gkat ve 121.884,0 mL/dak.gkat olarak tespit edilmiştir. Yapılan kinetik çalışmalar sonucunda, Arrhenius denklemi yardımıyla metanoliz tepkimesine ait aktivasyon enerjileri o-IMPA/GO için 14,55 kJ/mol, p-IMPA/GO için 10,39 kJ/mol ve PYRA/GO için 30,43 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.