Montmorillonit destekli bimetalik katalizörlerin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve  C5-C6  şekerlerinin dönüşümü üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of syhenthesis and characterization of montmorillonite supported bimetallic catalysts and effect on the conversion of  C5-C6  sugars
Yazar: ZEHRA SEVDE HATİPOĞLU
Danışman: PROF. DR. BERRİN BOZAN
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Furfural = Furfural ; Hidroksimetilfurfural = Hydroxymethylfurfural ; Katalitik = Catalytic

Özet:
Bu çalışmada, biyokütle türevi şekerlerden 5-hidroksimetilfurfural, furfural, levulinik asit ve formik asit gibi platform kimyasallarının bimetalik katalizörler ile katalitik üretimi araştırılmıştır. Bimetalik katalizörlerin belirlenmesi için, öncelikle montmorillonit (MMT) destekli %5 Al, Ni, Cu, Cr, Fe, Zn geçiş metalleri yüklenmiş tek metal katalizörleri sentezlenmiştir ve verimleri karşılaştırılmıştır. En yüksek verim %5 Cr/MMT ile elde edilirken en düşük verim de %5 Fe/MMT katalizörü ile elde edilmiştir. Buna göre %5 Al, Ni, Cu, Fe geçiş metalleri ile Cr-bimetalik katalizörler sentezlenmiştir. Bu bimetalik katalizörler arasında en yüksek 5-HMF verimi Al-Cr/MMT ile, en yüksek furfural verimi Fe-Cr/MMT katalizörü ile elde edilmiştir. Sonrasında %Cu, Zn, Cr, Ni geçiş metalleri ile Fe-bimetalikler sentezlenmiştir. Bu bimetalik katalizörler arasında en yüksek 5-HMF verimi Cr-Fe/MMT ile ve en yüksek furfural verimi Cu-Fe/MMT ile elde edilmiştir. Tek metal verim karşılaştırmalarında orta değerlerde olan Ni ve Cu katalizörleri, %1, %5 oranları değiştirilerek sentezlenmiş ve verimleri karşılaştırılmıştır. En yüksek 5-HMF verimine (%22,02) %1 Ni-%5Cu/MMT katalizörü ile ve en yüksek furfural verimine (%38,74) %5 Ni - %1 Cu/MMT katalizörü ile ulaşılmıştır. Sentezlenen bütün katalizörler BET, XRD ve NH3-TPD ile karakterize edilmiştir. Seçilen %1 Ni - %5 Cu/MMT katalizörü ile parametre değişiklikleri üzerine, biyokütle ve biyokütleden elde edilen hidroliz sıvısı üzerine, çözelti ortamında ve tekrar kullanılabilirlik çalışmaları yapılmıştır.

Abstract:
In this study, catalytic production of platform chemicals such as 5-hydroxymethylfurfural, furfural, levulinic acid and formic acid from glucose and xylose with bimetallic catalysts was investigated. First, 5% Al, Ni, Cu, Cr, Fe, Zn transition metals loaded on the montmorillonite (MMT) support were synthesized and their production yields were compared for the determination of bimetallic catalysts. While the highest product yields were obtained with 5% Cr/MMT and the lowest yield with 5% Fe/MMT catalyst. Then, Cr-bimetallic catalysts were synthesized with 5% Al, Ni, Cu, Fe transition metals. Among these bimetallic catalysts, the highest 5-HMF and furfural yields were obtained with Al-Cr/MMT, and Fe-Cr/MMT, respectively. Subsequently, Fe-bimetallics were synthesized with 5% Cu, Zn, Cr, Ni transition metals. Cr-Fe/MMT and Cu-Fe/MMT catalysts were resulted highest 5-HMF and furfural yields respectively. Furthermore, Ni-Cu/MMT bimetallic catalysts were synthesized with the ratio of 1% and 5% of bimetals. The highest 5-HMF (22.02%) and furfural (38.74%) yields were achieved with 1%Ni-5%Cu/MMT and 5%Ni-1%Cu/MMT, respectively. All catalysts synthesized were characterized by BET, XRD and NH3-TPD. Hydrolysis fluid obtained from biomass and biomass were also studied with 1%Ni-5%Cu/MMT catalyst. Finally, solvent effect on the catalytic conversion, and reusability of the catalysts were investigated.