Theoretical and experimental investigation of water-gas shift reaction over supported copper/iron oxide catalysts
Su-gaz değişim tepkimesinin destekli bakır/demir oksit katalizörleri üzerinde teorik ve deneysel incelenmesi
- Tez No: 474927
- Danışmanlar: PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fe3O4-Cr2O3-CuO katalizör sistemi için yerinde deneysel çalışmalarla, sırasıyla, dokusal ve katalitik destekçi oldukları kanıtlanan krom ve bakırın rollerini atomik ölçekte araştırmak için yoğun fonksiyon teori (DFT) hesaplamaları uygulanmıştır. Kromun, suyun Fe3O4 (111) yüzeyi Feoct2 bitişinde ayrışmalı yüzeye tutunması üzerinde az bir etkisi varken karbon monoksitin aynı yüzey üzerinde yüzeye tutunmasında etkisinin olmaması kromun katalitik destekçi olarak davranmadığının göstergesidir. Cu4 küme destekli Feoct2 bitişindeki bakır destekçi, bakır-demir oksit ara bağındaki yeni aktif konumlarda karbon monoksit yüzey tutunmasını kolaylaştırmaktadır. Kromsuz demir oksit bazlı katalizörler olarak zirkonya-, niobya-, serya- ve alumina-iyileştirilmiş destekli bakır/demir oksit katalizörleri sentezlenmiş ve incelenmiştir. Nitelendirme çalışmaları (yeri dışında XRD, yerinde Raman spektroskopisi, Yüksek-Hassasiyetli Düşük Enerji İyon Saçılması (HT-LEIS), CO-TPR ve BET yüzey alanı) bu dinamik katalizör sisteminin farklı bileşenleri arasındaki etkileşimleri ortaya çıkarmıştır. İyileştirilmiş katalizörlerin ısıl dayanıklılığının iyileştirilmemiş demir oksit katalizöründen önemli ölçüde büyük olduğu bulunmuştur. Bakırsız iyileştirilmiş katalizörler su-gas değişim tepkimesi için iyileştirilmemiş demir oksit katalizöründen daha iyi performans göstermemiştir. Al destekçisi daha iyi ısıl dayanıklılık ve daha yüksek aktiflik sağlamıştır. Al destekçisinin BET yüzey alanı kararlılığının ve Ce destekçisinin redoks aktivitesinin birleştirilmesi potansiyel tasarlanmış kromsuz katalizördür. Bu çalışma, Lehigh Üniversitesi'nin (ABD) Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü ile Orta Doğu Teknik Üniversitesi'nin Kimya Mühendisliği Bölümü arasındaki ortaklık bünyesindeki teorik ve deneysel araştırmaları birleştirmektedir.
Özet (Çeviri)
Density functional theory calculations were carried out to investigate the role of the chromium and copper, which were demonstrated to act as textural and catalytic promoters, respectively, for the Fe3O4-Cr2O3-CuO catalyst system by in situ experimental studies at the atomic scale. There is a minor effect of Cr on the dissociative adsorption of H2O, but no effect on CO adsorption on the Feoct2 termination of Fe3O4 (111) surface indicating that Cr does not act as a chemical promoter. Copper promotion of the Feoct2 terminated structure with a supported Cu4 cluster facilitates CO adsorption at the new active sites present at the copper-iron oxide interface. Zirconia-, niobia-, ceria-, and alumina-promoted supported copper/iron oxide catalysts were synthesized and investigated as the Cr-free iron oxide-based catalysts. The characterization studies (ex situ XRD, in situ Raman spectroscopy, High-Sensitivity Low Energy Ion Scattering (LEIS), CO-TPR and flow BET surface area) revealed the interplay between the different components of this dynamic catalyst system. The promoted catalysts were found to have significantly greater thermostability than the unpromoted iron oxide catalyst. The promoted catalysts without copper did not perform better than the unpromoted iron oxide catalyst for the WGS reaction. Al promoter provides better thermostability and higher activity. Desired Cr-free catalyst is the combination of BET stability of Al promoter with redox activity of Ce promoter. This research study combines theoretical and experimental investigations under the partnership between the Department of Chemical Engineering of Middle East Technical University and Department of Chemical & Biomolecular Engineering of Lehigh University (USA).
Benzer Tezler
- Floresans teknik kullanılarak farklı polimer sistemlerde ağ yapı oluşum sürecinin incelenmesi
Studying on network formation in various polymeric systems by using fluorescence technique
DEMET KAYA
Doktora
Türkçe
2004
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER PEKCAN
- Diğer metallerle karşılaştırmalı olarak piritin (FeS2) korozyon davranışı üzerinde bazı maddelerin etkisi
Investigation of the corrosion behaviour of pyrite by comparison with other metals
ESMA SEZER
- Monolit kanallı katalizörlerde doğalgazdan hidrojen eldesinin ve doğalgaz - hidrojen karışımlarının yakılmasının deneysel ve teorik analizi
Experimental and theoretical analysis of hydrogen production from natural gas and combustion of natural gas - hydrogen mixtures on monolith catalysts
ASLI SAYAR
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDİL ESKİN
- Hekzadeka sübstitüe ftalosiyaninlerin X-ışını kristallografisi ve NMR spektroskopisi ile yapısal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the structural properties of hexadeca-substituted phthalocyanines by X-ray crystallography and NMR spectroscopy
ARMAĞAN ATSAY
- Aktif çamurda çoklu substrat gideriminin modellenmesi
Modelling of multiple substrate removal in activated suludge process
GÜLEN EREMEKTAR
Doktora
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAY TÜNAY