Synthesis and characterization of hydrogenphosphate-stabilized nickel(0) nanoclusters as catalyst for the hydrolysis of sodium borohydride
Sodyum borhidrürün hidrolizini katalizleyen hidrojenfosfat ile kararlı hale getirilmiş nikel(0) nanokümelerinin sentezlenmesi ve tanımlanması
- Tez No: 181024
- Danışmanlar: PROF. DR. SAİM ÖZKAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Nikel(0) nanokümeleri, Sodyum borhidrürün hidrolizi, Hidrojenfosfat, Heterojen katalizör, X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), FT-IR, UV-Görünür Spektroskopisi, Nickel(0) nanoclusters, hydrolysis of sodium borohydride, heterogeneous catalyst, hydrogenphosphate, X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), FT-IR, UV-Vis
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yakın gelecekte, depolama tekniklerinin gelişimi ile hidrojenin enerji taşıyıcıolarak kullanılması büyük ölçüde kolaylaşacaktır. Hidrojen ekonomisinde, istenilensıcaklıkta hidrojen eldesi için NaBH4, KBH4, LiH, NaH gibi kimyasal hidrürlerhidrojen depolama malzemesi olarak test edilmektedir. Bu kimyasal hidrürlerarasında, normal koşullarda kararlı, sulu çözeltisinde güvenli ve kontrollü bir şekildehidrojen gazı elde edilen sodyum borhidrür, en ideal hidrojen depolama malzemesiolarak gorünmektedir. Ancak, sodyum borhidrürün sulu çözeltisindeki hidrolizi çokyavaş olduğu için uygun bir katalizör kullanılması gerekmektedir. Sodyumborhidrürün hidrolizinde bugüne kadar kullanılan katalizörlerin hepsi heterojenkatalizördür ve dolayısıyla yüzey alanlarının küçük olması nedeniyle düşük katalitiketkinliğe sahiptir. Bu nedenle, geniş yüzey alanına sahip metal(0) nanokümelerininkatalizör olarak kullanılması, katalitik etkinliğin arttırılması için önemli biryöntemdir.Nikel(0) nanokümelerinin eş zamanlı oluşumu ve sodyum borhidrürünkatalitik hidrolizi aynı ortamda gerçekleştirildi. Nikel(0) nanokümeleri, nikel(II)asetilasetonatın sulu çözeltide sodyum borhidrür ile indirgenmesi ile hazırlandı vehidrojenfosfat anyonu ile kararlı hale getirildi. Sentezlenen nikel(0) nanokümeleriXPS (X-Ray Fotoelektron Spektroskopisi), Toz XRD, FT-IR, UV-Vis ve NMRspektroskopik yöntemleri ile tanımlandı. Nikel(0) nanokümeleri ile katalizlenensodyum borhidrürün hidrolizi tepkimesinin kinetiği, katalizör derişimine, substratderişimine, kararlaştırıcı iyon derişimine ve sıcaklığa bağlı olarak incelendi. Kinetikçalışmalar sonucunda nikel(0) nanokümeleri ile katalizlenen sodyum borhidrürünhidrolizi tepkimesinin katalizör derişimine göre birinci dereceden ve substratderişimine göre sıfırıncı dereceden olduğu bulunmuştur. Kinetik verilerindeğerlendirilmesi ile nikel(0) nanokümeleri ile katalizlenen sodyum borhidrürünhidrolizi tepkimesinin aktivasyon parametreleri belirlenmiştir ve hidrojenfosfat ilekararlı hale getirilmiş nikel(0) nanokümelerinin sodyum borhidrürün hidrolizitepkimesi için külçe nikele göre daha düşük aktivasyon enerjisi sağladığıbulunmuştur.
Özet (Çeviri)
The development of new storage materials will facilitate the use ofhydrogen as a major energy carrier in near future. In hydrogen economy, chemicalhydrides such as NaBH4, KBH4, LiH, NaH have been tested as hydrogen storagematerials for supplying hydrogen at ambient temperature. Among these chemicalhydrides, sodium borohydride seems to be an ideal hydrogen storage materialbecause it is stable under ordinary conditions and liberates hydrogen gas in a safeand controllable way in aqueous solutions. However, self hydrolysis of sodiumborohydride is so slow that it requires a suitable catalyst. All of the prior catalyststested for the hydrolysis of sodium borohydride are heterogeneous and, therefore,have limited activity because of the small surface area. Here, we report for the firsttime the employment of water dispersible metal(0) nanoclusters having a largeportion of atoms on the surface as a catalyst for the hydrolysis of sodiumborohydride.In-situ formation of nickel(0) nanoclusters and catalytic hydrolysis ofsodium borohydride were performed in the same medium. Nickel(0) nanoclustersare prepared from the reduction of nickel(II) acetylacetonate by sodium borohydridein aqueous solution and stabilized with hydrogenphosphate anions. The nickel(0)nanoclusters were characterized by using XPS, Powder XRD, FT-IR, UV-Vis andNMR spectroscopic methods. The kinetics of the nickel(0) nanoclusters catalyzedhydrolysis of sodium borohydride was studied depending on the catalystconcentration, substrate concentration, stabilizing agent concentration andtemperature. Tha kinetic study shows that the nickel(0) nanocluster-catalyzedhydrolysis of sodium borohydride is first order with respect to catalyst concentrationand zero order with respect to substrate concentration The activation parameters ofthis reaction were also determined from the evaluation of the kinetic data. Thehydrogenphosphate-stabilized nickel(0) nanoclusters provide a lower activationenergy (Ea= 55 kJ/mol) than bulk nickel (Ea=73 kJ/mol) for the hydrolysis ofsodium borohydride.
Benzer Tezler
- Chemical preparation of calcium hydroxiapatite in synthetic body fluids at 37 C and its use for coating some metal surfaces
Kalsiyum hidroxsiapatit'in 37 C (derece) de sentetik vücut sıvıları kimyasal hazırlanışı ve bazı metal yüzeylerin kaplanmasında kullanılışı
FATMA ARZUM ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER PAMUK
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT TAŞ
- Poli (stiren-b-etilen oksit) blok kopolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of poly (styrene-b-ethylene oxide) block copolymers
NURSELİ UYANIK
- Polietilenglikol esaslı bazı yeni oligoazoperoksiester başlatıcıların sentezi ve karekterizasyonu
Synthesis and characterization of some new oligoazoperoxyester initiators based on polyethyleneglycolos
ALİPAŞA AYAS
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Kimya MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAKİ HAZER