Nikel esaslı katalizörler varlığında furfuralın hidrojenasyon reaksiyonlarının incelenmesi
Investigation of hydrogenation reactions of furfural in the presence of nickel based catalysts
Yazar: MERVE ECE ŞEBİN
Danışman: DOÇ. DR. SOLMAZ AKMAZ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde giderek artan enerji ihtiyacı ve fosil kaynakların neden olduğu çevresel etkilerden kaçınmak için alternatif kaynak arayışları da artmıştır. Biyokütle, yenilenebilir bir kaynak olmasıyla öne çıkmaktadır. Biyokütleden sentezlenen furfural, endüstriyel olarak kullanımı bulunan ve çeşitli kimyasalların sentezinde kullanılan önemli bir maddedir. Furfuralın hidrojenasyonu ile furfuril alkol (FA) ve 2-metilfuran (2-MF) gibi çeşitli kullanım alanları bulunan maddeler sentezlenmektedir. Bu çalışmada, biyokütleden elde edilmekte olan furfuralın nikel esaslı katalizörler ile hidrojenasyon reaksiyonları incelenmiştir.
Sol-gel yöntemi ile Ni-Cu/ZrO2 katalizörü hazırlanmıştır. Katalizördeki en etkin Ni-Cu oranı ve en iyi reaksiyon koşullarını bulmak üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar sonunda 7Ni-Cu/ZrO2 katalizörü ile %99,7 furfural dönüşümü ve %93 FA verimi elde edilmiştir.
Reaksiyon ürünlerinin analizi, Gaz kromatografisi-Kütle spektrometresi (GC-MS) cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Reaksiyonlarda kullanılan katalizörlerin karakterizasyonu, BET metodu, İndüktiv Kapling Plazma Kütle Spektroskopisi (ICP-MS), X-ray Kırınımı (XRD), X-Ray Fotoelektron Spektroskopi (XPS), Sıcaklık Programlamalı İndirgeme (TPR) analizi, Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) analizleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Dünyada yenilenebilir kaynaklara olan ilgi giderek artmaktadır. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen kimyasallar üzerine çalışmalar yapılmakta olup, bu çalışmalar kullanımı çevresel ve ekonomik açıdan önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasıyla, bu alanda yapılan araştırmalara katkı sağlandığı düşünülmektedir.

Abstract:
Nowadays, the search for alternative sources has increased to avoid the increasing energy demand and environmental effects caused by fossil sources. Biomass stands out as a renewable resource. Furfural, which is synthesized from biomass, is an important substance that has industrial use and is used in the synthesis of various chemicals. With the hydrogenation of furfural, substances with various uses such as furfuryl alcohol (FA) and 2-methylfuran (2-MF) are synthesized. In this study, the hydrogenation reactions of furfural obtained from biomass with nickel-based catalysts were investigated.
Ni-Cu/ZrO2 catalyst was prepared by sol-gel method. Studies have been carried out to find the most effective Ni-Cu ratio in the catalyst and the best reaction conditions. At the end of these studies, 99.7% furfural conversion and 93% FA efficiency were obtained with 7Ni-Cu/ZrO2 catalysts.Analysis of the reaction products was carried out by Gas chromatography-Mass spectrometry (GC-MS). Characterization of catalysts used in reactions, BET method, Inductive Coupling Plasma Mass Spectroscopy (ICP-MS), X-ray Diffraction (XRD), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Temperature Programmed Reduction (TPR) analysis, Transmittance Electron Microscope (TEM) performed using the analysis.
The interest in renewable resources is increasing in the world. Studies are carried out on chemicals obtained from renewable resources, and the use of these studies is important in terms of environmental and economic aspects. It is thought that this thesis has contributed to the researches in this area.