Sterik engelli Lewis çiftlerine absorpsiyonla karbon dioksitin yakalanması
Carbon dioxide capture by absorption into solvents comprising sterically hindered frustrated Lewis pairs
Yazar: FATIMA NESLİŞAH CİHAN
Danışman: PROF. DR. HÜLYA YAVUZ ERSAN ; DR. ÖZGE YÜKSEL ORHAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde hızla artan teknolojik ve endüstriyel faaliyetlerle birlikte insanlığın ortak problemi haline gelmiş olan atmosferdeki karbon dioksit (CO2) emisyonunu miktarını azaltmak adına pek çok bilimsel çalışma mevcuttur. Bu çalışmalarda kullanılan geleneksel yöntemlerden en yaygın olanı sulu amin çözeltileri olarak kabul edilse de, yüksek enerji gereksinimi, korozf özellikleri ve düşük CO2 seçiciliği sebepleriyle yeni CO2 yakalama proseslerinin geliştirilmesi hedeflenmektedir. Bu tez çalışmasında CO2 yakalama çalışmalarında tümüyle yeni bir yaklaşım olan sterik engelli Lewis çiftleri (FLP) ile oluşturulan çözücüler kullanılmıştır. Son yıllarda FLP yapılarının CO2 yakalama prosesleri için kullanılması teorik olarak öne sürülmekte olsa da, söz konusu reaksiyonların kinetik verileri henüz literatürde bulunmamaktadır. 
Bu tez çalışması kapsamında öncelikle ticari olarak temini mümkün olmayan sterik engelli Lewis asidi klorobis(pentaflorofenil) boran (B(C6F5)2Cl) Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü tarafından sentezlenmiş, sterik engelli Lewis bazı Tri-tert-bütilpfosfin (tBu3P) ile bir araya getirilerek sterik engelli Lewis çifti tBu3PB(C6F5)2Cl oluşturulmuştur. Elde edilen sterik engelli Lewis çiftinin 3 farklı konsantrasyon ve 6 farklı sıcaklık koşullarında bromobenzen ortamında CO2 ile gerçekleştirdiği reaksiyonun kinetic verileri durdurulmuş-akış tekniği ile detaylı olarak incelenmiştir. 
Sterik engelli Lewis çiftinin bromobenzen ortamında CO2 ile reaksiyon hızının oldukça düşük hızlarda gerçekleşmesi sebebiyle aminoetil piperazin (AEPZ), karbonik anhidraz (CA) ve bis(triflorometilsülfonil)imid ([emim]Tf2N) kullanılarak 3 farklı hibrit FLP sistemleri benzer koşullar altında CO2 ile reaksiyona girdirilmiş ve kinetik verileri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Ticari olarak temini mümkün olmayan sterik engelli Lewis çiftine alternatif olarak ticari olarak temin edilen sterik engelli Lewis asidi Tris(pentafluorophenyl)borane (B(C6F5)3) ile yeni bir FLP yapısı hazırlanmış ve CO2 ile reaksiyonu sonucu elde edilen veriler karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Çalışmanın son kısmında, bromobenzen ortamına alternatif olarak tert-bütil metil eter (MTBE) ve siklo-fenil metil eter (CPME) ortamlarında ticari asit ile FLP yapıları hazırlanmış ve CO2 ile gerçekleştirilen reaksiyonların kinetiği önceki sistemler ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.

Abstract:
Today, there are many scientific studies to reduce the amount of carbon dioxide (CO2) emission in the atmosphere which has become a common problem of humanity with the rapidly increasing technological and industrial activities. Although the most common methods used in these studies are considered as aqueous amine solutions, it is aimed to develop new CO2 capture processes due to their high energy requirement, corrosive properties and low CO2 selectivity.
In this thesis, solvents formed with sterically hindered Lewis pairs (FLP), which is a completely new approach in CO2 capture studies, are used. Although the use of FLP structures for CO2 capture processes has been theoretically proposed in recent years, the kinetic data of these reactions are not yet available in the literature.
Within the scope of this thesis, sterically hindered Lewis acid chlorobis (pentafluorophenyl) borane (B (C6F5) 2Cl), synthesized by Hacettepe University Department of Chemistry, was first combined with steric hindered Lewis base Tri-tert-butylphosphine (tBu3P). The hindered Lewis pair tBu3PB (C6F5)2Cl was formed. 
The kinetic data of the reaction of Lewis obtained by sterically hindered Lewis couple with CO2 in bromobenzene medium at 3 different concentrations and 6 different temperature conditions were examined in detail by stop-flow technique. Since the reaction rate of the sterically hindered Lewis pair with CO2 in bromobenzene medium is very low, 3 different hybrid FLP systems react with CO2 under similar conditions using aminoethyl piperazine (AEPZ), carbonic anhydrase (CA) and bis (trifluoromethylsulfonyl) imide ([absorption] Tf2N). and kinetic data were evaluated comparatively. A new FLP structure was prepared with commercially available sterically hindered Lewis acid Tris (pentafluorophenyl) borane (B(C6F5)3) as an alternative to the sterically hindered Lewis pair which was not commercially available and the data obtained by reaction with CO2 were compared. n the last part of the study, FLP structures with commercial acid were prepared in tert-butyl methyl ether (MTBE) and cyclo-phenyl methyl ether (CPME) as an alternative to bromobenzene medium and the kinetics of the reactions performed with CO2 were compared with the previous systems.