Karbon destekli platin ve platin-ikinci metal nano partiküllerin etilen glikol indirgenmesi ile hazırlanması ve tanımlanması
Preparation and characterization of carbon supported platinum and platinum-second metal nanoparticles from ethylene glycol reduction
Yazar: NAZİFE ÇALIŞKAN
Danışman: PROF. DR. İSMAİL BOZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Poliol prosesi, etilen glikol, dietilen glikol gibi alkollerin kullanıldıgı ve metal tuzlarınımetal partiküllerine indirgenmesini saglayan kimyasal bir yaklasımdır. Bu yöntemleagrege olmamıs inorganik bilesikleri basarılı bir sekilde sentezlemek mümkündür. Bumetotta poliol, yüksek kaynama noktalı solventtir ve indirgen olarak görev almaktadır.Sonuçta, stabilizasyon saglanarak partiküllerin büyümesinin kontrolü saglanmakta veagregasyonun önüne geçilmektedir.Bu çalısmada, etilen glikol ve NaBH4 indirgenleri kullanılarak tek asama ve dörtasamada indirgeme yapılarak karbon destekli Pt-Sn, Pt-Co ve Pt-Cr katalizörlerihazırlanmıstır.Katalizörlerin metanolün oksidasyonundaki performansı asidik ortamda ve odasıcaklıgında denenmis ve Pt/C katalizörü ile karsılastırılmıstır. Elektrokimyasalölçümler siklik voltametre, dogrusal taramalı voltametre ve kronoamperometre ileyapılmıstır.Partiküllere ait yapı ve morfoloji tayini CuK radyasyonu kullanılarak Rigaku D/max-2200 X-Ray diffraktometresi cihazında gerçeklestirilmistir. X-ray kırınım desenlerindenkristalit boyutu Scherrer denklemi ile hesaplanmıstır. Bütün XRD kırınım desenlerinde(1 1 1), (2 0 0), (2 2 0) ve (3 1 1) (hkl) konumlarında, kübik kristalin yapısındaki platineait 4 karakteristik pik gözlenmistir. XRD kırınım desenlerinde, kobalt, krom ve bunlarınoksitlerine ait piklere rastlanmamıstır. Buna sebeb olarak çok düsük miktarlarda ya daamorf yapıda olmaları gösterilebilir. Fakat, kimi Pt-Sn katalizörleri 34.2o ve 52o'deSnO2 piki bulundurmaktadır. Sonuç olarak, PtSnOx katalizörleri sadece Pt-Snkatalizörlerine göre metanol oksidasyonu reaksiyonu için daha yüksek aktivitegöstermektedir.Sonuç olarak, tek asamada indirgeme islemi yapılmıs katalizörler anot kısmındagerçeklesen metanol oksidasyonu reaksiyonunda daha yüksek aktivite saglamıstır.

Abstract:
Polyol process is a versatile chemical sysnthesis technique, which uses the polyols (forexample, ethylene glycol, diethylene glycol) to reduce metal salts to metal particles.This technique has successfully been used to prepare non-aggregated nanoparticles froma great variety of inorganic compounds. The polyols in this method often serve as highboiling solvent and reducing agent, as well as stabilizer to control the particles growthand prevent interparticle aggregation.In this study, Carbon-supported Pt-Co, Pt-Sn, Pt-Cr and Pt catalysts were prepared bypolyol and NaBH4 reduction of metal precursors both in single step and in four steps.The electrochemical performance of the catalysts for methanol electrooxidation inacidic media at room temperature is evaluated and compared with that of a Pt/Ccatalyst. Electrochemical measurements were carried out by using cyclic voltammetry,lineer sweep voltammetry and chronoamperometry.The structure and morphology of the as-prepared particles were analyzed using RigakuD/max-2200 X-Ray diffractometer with CuK radiation. From X-Ray patterns,crystallite sizes were estimated by using Scherrer equation. As indicated, all XRDpatterns show the four main characteristic peaks of the face-centered cubic (fcc)crystalline structure of Pt, namely the planes (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), (3 1 1). No peaksfor pure Co, Cr and its oxides were found, but their presence cannot be discardedbecause they may be present in a very small amount or even in an amorphous form. ButXRD patterns of PtSn electrocatalysts have SnO2 peaks at around 34.2o and 52o. As aresult, PtSnOx catalyst showed higher catalytic activity for methanol electro-oxidationthan PtSn metallic form.As a conclusion, we have found that catalysts reduced in single step showed muchhigher catalytic activity towards methanol electrooxidation in anodic reactions