Etilendiamin Bisboranın katalitik hidrolizinde Pd@rGO/LiCoO2 katalizörünün kullanılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of usability of catalyst Pd@rGO/LiCoO2 on the catalytic hydrolysis of Ethylenediamine Bisborane
Yazar: BURAK UYGAR MERT YORGUN
Danışman: PROF. DR. GÜLAY ÖZKAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Hidrotermal sentez = Hydothermal synthesis ; Katalitik hidrojenasyon = Catalytic hydrogenation ; Kinetik-katalitik yöntemler = Kinetic-catalytic methods

Özet:
Bu tez çalışmasında etilendiamin bisboranın (EDAB) katalitik hidrolizi kesikli reaktörde Pd@rGO ve Pd@LiCoO2 sentezlenen katalizörler eşliğinde gerçekleştirilmiştir. Destek malzemesi grafen oksit (GO) Hummers ve Tour yöntemleri ile sentezlenmiştir. Hummers yöntemi ile elde edilen GO üzerine hidrotermal yöntem ile kütlece %3,75, %5 ve %7,5 Pd yüklemesi ile elde edilen Pd@rGO katalizörleri paslanmaz çelik otoklav yardımı sentezlenmiştir. Ek olarak kütlece %3,75Pd@LiCoO2 katalizörü önce ıslak emdirme daha sonra ise H2 ve He atmosferinde tüp fırında indirgeme ile sentezlenmiştir. Katalizörlerin karakterizasyonu FTIR, BET, SEM-EDX, TEM, XPS, XRD analizleri ile belirlenmiştir. Kesikli reaktörde iki farklı sıcaklıkta (50℃ ve 70℃) ve EDAB derişiminde (0.02M, 0.03M) hidroliz reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. En yüksek üretilen H2 (mL) miktarı %3,75 Pd@rGO katalizöründe 70℃ sıcaklıkta 0.03M EDAB hidrolizinde 28,27 ml bulunmuştur. En yüksek hidrojen üretim hızları (HGR) 3,75 Pd@rGO, %5 Pd@rGO,%7,5 Pd@rGO ve %3,75 Pd@LiCoO2 katalizörleri için sırasıyla 288.71, 234.73, 502.5, 215.73 mL/min.gcatalyst olarak hesaplanmıştır. Hidroliz reaksiyon kinetiği %7,5 Pd@rGO katalizörü için üç farklı sıcaklıkta incelenmiş ve   aktivasyon enerjisi 22,82 kJ/mol bulunmuştur.

Abstract:
In this thesis study, the catalytic hydrolysis of ethylenediamine bisborane (EDAB) was carried out in a batch reactor with catalysts synthesized Pd@rGO and Pd@LiCoO2. Initially, as support material, graphene oxide (GO) was synthesized by Hummers and Tour methods. Pd@rGO catalysts obtained by loading 3.75%, 5% and 7.5% Pd by mass with the hydrothermal method on GO obtained by the Hummers method were synthesized with the help of a stainless steel autoclave. Additionally, 3.75% by mass Pd@LiCoO2 catalyst was synthesized first by wet impregnation and then by reduction in a tube furnace in H2 and He atmosphere. Characterization of catalysts was determined by FTIR, BET, SEM-EDX, TEM, XPS, XRD analyses. Hydrolysis reactions were carried out in the batch reactor at two different temperatures (50℃ and 70℃) and EDAB concentration (0.02M, 0.03M). The highest amount of H2 (mL) produced was found to be 28.27 ml in the hydrolysis of 0.03M EDAB in 3.75% Pd@rGO catalyst at 70℃. Highest hydrogen production rates (HGR) were calculated as 288.71, 234.73, 502.5, 215.73 mL/mincatalyst for %3.75 Pd@rGO, %5 Pd@rGO, %7.5 Pd@rGO and %3.75 Pd@LiCoO2 catalysts respectively. Hydrolysis reaction kinetics were examined at three different temperatures for 7.5% Pd@rGO catalyst and the activation energy was found to be 22.82 kJ/mol.