Amonyum boran ve metilamin boranın hidroliz reaksiyonu için kobalt-rutenyum/polivinil alkol hibrit katalizörünün sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of cobalt-ruthenium / polyvinyl alcohol hybrid catalyst for hydrolysis reaction of ammonium borane and methylamine borane
Yazar: DİLEK GENİŞ
Danışman: DOÇ. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Amonyum Boran ve Metilamin Boranın Hidroliz Reaksiyonu için 
 Kobalt-Rutenyum/Polivinil Akol Hibrit Katalizörünün Sentezlenmesi ve Karakterizasyonu

                     Dilek GENİŞ

             Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı
               Yüksek Lisans Tezi

Danışman: Doç.Dr. Aysel KANTÜRK FİGEN
Hidrojen kimyasal ve fiziksel olmak üzere farklı basınç ve sıcaklık koşullarında çeşitli materyallerde depolanabilmektedir. Bunlar arasından kimyasal reaksiyon sonucunda istenilen anda ve hızda depolanan hidrojeni salan NHxBHx ailesi sürdürülebilir enerji sistemleri için güvenli, toksik olmayan etkili depolama malzemesidir. Bu çalışmada NHxBHx ailesinin üyesi olan Amonyum Boran ve türev bileşiği Metilamin Boran'nın hidrolizi için katalizör olarak polivinilalkol içerisine immobilize edilmiş kobalt ve rutenyum hibrit katalizörü (Co-Ru/PVA) sentezlendi. Bu amaçla Metilamin Boran bileşiği metatesis reaksiyonu ile sentezlenmiş ve NMR, XRD, FTIR teknikleri ile karakterizasyonu gerçekleştirildi. Hidroliz reaksiyonları için polimer matrislerinde metal iyonlarının indirgenmesine dayanarak farklı ortam koşullarında 16 adet Co-Ru/PVA katalizörleri sentezlendi. Hidrojen üretmek amacıyla hidroliz reaksiyonları yarı kesikli reaktörde 600C'de gerçekleştirilerek hidrojen üretim hızı hesaplanarak ANOVA analizi sonucunda en aktif katalizör belirlendi. Aktif katalizör tekrar kullanılabilirlik testleri Amonyum Boran ve Metilamin Boranın'nın hidroliz deneyleri ile gerçekleştirildi. Bu çevrimler sonucu Amonyum Boran için en yüksek ve en düşük çevrim sayısı (TOF) 2297.8 ve 1136.8 molH2/(mol katalizör. dk)-1 olarak hesaplandı. Metilamin Boran için en yüksek ve en düşük TOF değeri 350.64 ve 204.74 molH2/(mol katalizör.dk)-1 olarak hesaplandı. Bu sonuçlar dahilinde Co-Ru/PVA hibrit katalizörünün Amonyum boran hidrolizinde daha aktif olduğu bulundu.

Abstract:
Synthesis and Characterization of Cobalt-Ruthenium / Polyvinyl Alcohol Hybrid Catalyst for 
          Hydrolysis Reaction of Ammonium Borane and Methylamine Borane
                             Dilek GENİŞ

                       Department of Chemical Engineering
                              MasterThesis

                        Advisor: Asst. Prof. Aysel KANTÜRK FİGEN
Hydrogen can be stored in various materials under different pressure and temperature conditions including chemical and physical. Among these, the NHxBHx family releases hydrogen which is stored at the desired moment and speed as a result of chemical reaction, is a safe, non-toxic effective storage material for sustainable energy systems. The NHxBHx family is a safe, non-toxic storage material for sustainable energy systems that releases hydrogen stored at any time and speed as a result of chemical reactions. In this study, cobalt and ruthenium hybrid catalyst (Co-Ru / PVA), immobilized in polyvinyl alcohol, were synthesized as a catalyst for hydrolysis of Ammonium Boran, a member of the NHxBHx family, and the derivative compound Methylamine Boran. For this purpose, MeAB compound was synthesized by metatesis reaction and characterized by NMR, XRD, FTIR techniques. For hydrolysis reactions, 16 pieces of Co Ru / PVA catalyst were synthesized under different ambient conditions based on the reduction of metal ions in polymer matrices. In order to produce hydrogen, the hydrolysis reactions were carried out in a semi-batch reactor at 60 ° C and the rate of hydrogen production was calculated and the most active catalyst was determined by ANOVA analysis. As a result of these cycles, the highest and lowest number of cycles (TOF) for the Ammonium Borane was calculated as 2297.8 and 1136.8 molH2 / (mol catalyst.dk) -1. The highest and lowest TOF values for Methylamine Borane were calculated as 350.64 and 204.74 molH2 / (moles of catalyst.dk)-1. Within these results, the Co-Ru / PVA hybrid catalyst was found to be more active in ammonium borane hydrolysis.
Key Words: Ammonium borane, methylamine borane, hydrolysis, hybrid catalyst