Experimental and computational study of selective CO oxidation over Au/Al2O3 catalyst
Au/Al2O3 katalizörü üzerinde seçimli CO oksidasyonunun deneysel ve hesaplamalı olarak incelenmesi
- Tez No: 286466
- Danışmanlar: PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Reaksiyon kinetiği, Reaksiyon mekanizması, Reaction kinetics, Reaction mechanism
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, Al2O3 destekli altın katalizörleri üzerinde seçimli CO oksidasyonu reaksiyonunun deneysel ve hesaplamalı olarak incelenmesini amaçlamaktadır. Deneysel kısım, CO oksidasyon kinetiğinin H2, CO2, ve H2O içeren ve içermeyen besleme koşullarında çalışılmasını kapsamaktadır. Sonuçlar, OO-CO reaksiyon ara bileşeninin oluşumu ve parçalanmasının altın-destek ara yüzünde meydana geldiği, iki aşamalı Eley-Rideal tipinde bir mekanizmanın geçerli olduğunu göstermektedir. Reaksiyon atmosferinde H2, CO2 ve H2O bulunduğunda ise, Eley-Rideal tipi mekanizmanın yanı sira, O2 adsorpsiyonu ve dağılımını içeren mekanizmalar da önemli hale gelmiştir. Hesaplamalı kısımda ise, deneysel kısımda ulaşılan sonuçların moleküler düzeyde açıklanabilmesi adına aynı reaksiyonun kuantum mekanik (DFT) yöntemler kullanılarak modellenmesi çalışılmıştır. Hidrojen yokluğunda model olarak öncelikle gaz fazında Au6- kümeciği kullanılmıştır. Kümeciğin küçük boyutlarda olması her iki reaktantın da kümecik üzerinde adsorplanabilmesine neden olmuştur. Sonuç olarak, tepkimenin Langmuir-Hinshelwood tipinde bir mekanizmaya sahip olduğu gözlemlenmiştir. Hidrojenin mekanizma üzerindeki etkilerini saptayabilmek için ise sekizyüzlü bir Au13 kümeciği kullanılmıştır. Sonuçta, hidrojenin reaksiyon üzerindeki etkisinin tepkimenin aktivasyon enerjisini düşürmekten ziyade; reaktantların bir arada tutulması ve O2 molekülünün aktivasyonuyla sınırlı kaldığı görülmüştür. Hesaplamalı kısım, ayrıca altın katalizörlerinin aktivitesi üzerinde en çok hangi yapısal özelliklerin etkili olduğunu belirleyebilmek için yürütülen bir yapı-aktivite ilişkisi araştırmasını da içermektedir. Bu çalışma için model olarak değişik altın kümecikleri üzerindeki CO ve O2 adsorpsiyonu kullanılmıştır. Buna göre, CO ve O2 adsorpsiyonunu etkileyen en önemli parametreler sırasıyla elektronik yük ve kümeciğin tek sayıda elektrona sahip olması olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
This study objects the experimental and computational investigation of selective CO oxidation over Au/Al2O3 catalysts. In the experimental part, reaction kinetics of CO oxidation was studied both in the presence and absence of H2, CO2, and H2O. Our results demonstrated that the reaction proceeded through a two-step Eley-Rideal-type mechanism involving the formation and decomposition of the reaction intermediate on the perimeter interface of Au and support. In the presence of H2, CO2, and H2O; on the other hand, the mechanisms involving both the adsorption and dissociation of O2 became significant, as well. In the computational part, the reaction was modeled using DFT method to provide a molecular level understanding of the findings obtained in the experimental part. CO oxidation was first model over Au6- cluster in the absence of hydrogen. The reaction proceeded through a two-step Langmuir-Hinshelwood-type mechanism. For the investigation of hydrogen on the reaction mechanism, Au13 cluster was employed and it was observed that the effect of H was limited to holding the reactants together and facilitating the O2 activation rather than causing a decrease in the reaction barriers of the corresponding steps. The theoretical part also involved the investigation of a structure and activity relationship for CO and O2 adsorption over gold nanoparticles in order to determine the effects of various parameters on the catalytic activity. Accordingly, charge was found to be the most significant parameter in determining the CO adsorption energy, whereas unpaired electron was the most significant one in determining the O2 adsorption.
Benzer Tezler
- Effect of split injection on combustion and emissions at full load condition
Tam yükte kademeli yakıt püskürtmenin egzoz emisyonları ve motor performansı üzerine etkisi
SONGÜL ŞENYURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM SORUŞBAY
- Advancing creep performance and oxidation resistance of inconel 939 alloy fabricated by selective laser melting
Seçici lazer ergitme yöntemi ile üretilen ınconel 939 alaşımının sürünme performansı ve oksidasyon direncinin geliştirilmesi
FATİH GÜLER
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
DR. HÜSEYİN AYDIN
- Kıvılcım ateşlemeli doğal gazlı motorlarda hidrojen ilavesinin yanma karakteristiği ve performans üzerine etkisinin had yöntemi ile incelenmesi
Investigation of the effects of hydrogen addition on combustion characteristic and performance of a natural gas-fueled spark-ignition engine using the CFD method
BARIŞ BİNGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN
- Investigation of the effects of alternative fuel use on performance and emissions in a compression ignition (CI) diesel engine
Sıkıştırmalı ateşlemeli bir dizel motorda alternatif yakıt kullanımının performans ve emisyon değerleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
FERHAT EKİN
Doktora
İngilizce
2024
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN
- Biyolojik sistemlerden esinlenilmiş, atımlı jet itme sistemine sahip bir su altı aracının kavramsal dizaynı ve itme veriminin sayısal değerlendirmesi
Conceptual design of a biologically inspired pulsed-jet underwater vehicle and numerical evaluation of propulsive efficiency
MUSTAFA KEMAL ÖZALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDİ KÜKNER