A QM study on determination of vibrational frequencies of the surface coordinated species involved in CDRM
CDRM reaksiyonunda varolan yüzey koordineli molekül ve atomların titreşim frekansının belirlenmesi üzerine QM çalışması
- Tez No: 371756
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Enerji, Chemical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Reaksiyon mekanizmasında rol alan sitelerin belirlenmesi katalizörler için çok önemlidir. Ni ve Co bazlı katalizörlerin aktivitesi Metanın Kuru Reformlanması (CDRM) reaksiyonunda grubumuzca çalışılmıştır. Bu katalizörler üzerinde adsorbsiyon ve reaksiyon koşullarında FTIR-DRIFT testleri yapılmasına, ve titreşim spektrumu elde edilmesine karşın; literatürdeki mevcut bilgiler, katalizör üzerindeki aktif sitelerin FTIR-DRIFT verileri ile karşılaştırmalı olarak incelenebilmesi için yeterince detaylı ve yüzeye özel değildir. Bu çalışmanın amacı, CDRM reaksiyon mekanizmasında varolan ve Co- ve Ni- bazlı katalizörlerin muhtemel aktif yüzlerinde oluşan atom ve moleküller için titreşim frekansı veritabanı oluşturmaktır. Veritabanı oluşturulurken QM simülasyonları ile DFT hesaplamalarından yararlanılmıştır. Simülasyonlarda, bizim grubun çalıştığı CDRM katalizörlerinin XRD analizi ile belirlenen metalik yüzleri göz önünde bulundurulmuştur. Co(111) düz yüzeyinin, ve Ni(220) ve NiPt(220) teraslı yüzeylerin her muhtemel sitesinde CHx(x=0-4), CO2, CO, O ve H'nin titreşim frekansları, DMol3 Accelerys Materials Studio programı vasıtasıyla hesaplanmıştır. Co(111) üzerinde hesaplanmış CO2, CO, CH3, ve CH2'nin titreşim frekansları literatürle uyumludur. Co(111) koordineli CH4, CH3, ve CH2'nin adsorpsiyon enerjisi ile titreşim frekansları arasında ters bir bağıntı varken, CH, C ve H'nin adsorpsiyon enerjisi ile titreşim frekansları arasında doğru bir orantı vardır. Ni(220) yüzeyinde, CO2, CO and CH2'nin hesaplanan titreşim frekansları literatürle uyum sağlamaktayken, CH3 molekülünün titreşim frekansı deneysel bulgudan çok farklıdır. Bu fark, muhtemel alaşım oluşumundan ve geometri ve/veya support etkisinden kaynaklanabilir ki support katalizörün elektronik yapısını büyük ölçüde değiştirebilir. NiPt(220)yüzeyi Ni(220) yüzeyi ile karşılaştırıldığında, NiPt(220) yüzeyinde Pt varlığı tüm molekül ve atomların titreşim frekansını etkilemiştir. NiPt(220) üzerindeki CO2 ve CO'nun titreşim frekansı deneysel bulgulara oldukça yakındır. Tüm yüzeylerde CH4'ün titreşim frekansı litertürle uyumlu değildir, bunun büyük nedeni bu yüzeylerdeki zayıf CH4 adsorpsiyonun DFT ile kesin olarak hesaplanamamasıdır.
Özet (Çeviri)
The determination of the sites participating the reaction mechanism is of crucial importance in catalysis. Ni- and Co- based catalysts have been studied by our group for their activity in Catalytic Dry Reforming of Methane (CDRM). Although in-situ FTIR-DRIFT tests have been conducted on those catalysts under adsorption and reaction conditions, and the vibrational spectra were obtained, the available information in the literature is not detailed and surface specific enough to allow the determination of the active sites on the catalyst. The aim of this study is to obtain a vibrational frequency database for the species involved in CDRM reaction mechanism occurs on the possible active faces of the Co- and Ni- based catalysts. In the formation of the database, quantum mechanical simulations utilizing Density Functional Theory (DFT) calculations are used. In the simulations, the metallic faces whose presences have been confirmed for our CDRM catalysts by XRD were considered. Vibrational frequencies of CHx(x=0-4), CO2, CO, O and H on Co(111) flat surface, Ni(220) and NiPt(220) terraced surfaces were calculated for each possible sites via DMol3 tool of Accelrys Materials Studio. Calculated vibrational frequencies of CO2, CO, CH3, and CH2 on Co(111) are in good agreement with the literature. Adsorption energies of CO2, CO, O, CH4, CH3, and CH2 on Co(111) are inversely related with their stretching frequencies whereas there is a linear relationship for adsorbed CH, C, and H on Co(111). Furthermore, calculated vibrational frequencies of CO2, CO and CH2 on Ni(220) are consistent with the literature, while stretching frequency of CH3 is far different from experimental findings, due to possible alloy formation, and geometry and/or support effect. Comparative analysis of the results obtained for Ni(220) and NiPt(220) revealed that for NiPt(220) surface, Pt existence affect the vibrational frequencies of all species. Moreover, CO2 and CO vibrational frequencies on NiPt(220) are considerably close to experimental findings. Vibrational frequency of CH4 is inconsistent with the literature for all surfaces, most probably because the weak CH4 adsorption on these surfaces may not be precisely calculated by DFT.
Benzer Tezler
- Gemilerde bünyesel titreşimlerin incelenmesi
An investigation on the structural vibration behaviour of ships
REYHAN ÖZSOYSAL
Doktora
Türkçe
2004
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ALİ İHSAN ALDOĞAN
- Bir yolcu vagonunun dinamik tasarımı ve titreşim konferunun analizi üzerine bir yaklaşım
Dynamic design verification and vibratory comfort analysis of a passenger coach by using the lumped and the continious systems models
ERDAL ABA
- Değişken kalınlıklı halka plakların statik ve dinamik stabilitesi
Static and dynamic stability of variable thickness annular plates
VAHİT MERMERTAŞ
- Vibration and flutter analysis of fluid loaded plates
Akışkan yüklü eğimli plakların titreşim ve flater analizi
ABDURRAHMAN ŞEREF CAN
- Francis Türbinli Tesislerde Dönen Vorteks Çekirdeğinin geçici rejimlere etkisinin rolü
An Investigation on the influence of rotating vortex rope on transiet working conditions for Francis turbine power plants
METİN GÜLEÇ
