Hidrotermal yöntemle sentezlenen nano metal oksitlerin model biyokütle olarak selüloz pirolizindeki katalitik etkisinin incelenmesi
Investigation of catalytic effects of hydrothermally synthesized metal oxide nanoparticles on cellulose -model biomass- pyrolysis
Yazar: YUSUF OSMAN DONAR
Danışman: PROF. DR. ALİ SINAĞ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry
Dizin: Alternatif enerji = Alternative energy ; Alternatif enerji kaynakları = Alternative energy resources ; Biyokütle enerjisi = Biomass energy ; Metal oksit katalizörü = Metal oxide catalyst ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Yapılan çalışmanın birinci basamağında, diğer yöntemlere göre nano metal oksit sentezinde son derece avantajlı olan hidrotermal yöntem kullanılarak TiO2, ZnO ve SnO2 nanoparçacıkları sentezlenmiştir. Sentezlenen nano metal oksit parçacıkları XRD, TEM ve BET analizleri ile karakterize edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre parçacıkların başarılı bir şekilde sentezlendiği görülmüştür. Sentezlenen metal oksit nanoparçacıkların parçacık boyutu sırasıyla 15-25, 30-50 ve 5-7 nm aralığındadır.
Çalışmanın ikinci basamağında ise sentezlenen metal oksit nanoparçacıklarının n selüloz (model biyokütle) pirolizindeki katalitik etkisi incelenmiştir. Katalizörsüz gerçekleştirilen selüloz pirolizi deneyleri sonucunda sıvı ve gaz ürün verimlerinin toplamının maksimum olduğu sıcaklık 700 °C olarak belirlenmiş ve bu sıcaklıkta katalizör miktarının etkisine bakmak amacıyla %1, %5 ve %15 oranlarında katalizörler kullanılarak bir seri deney yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, her bir katalizör için, optimum katalizör miktarının %5 olduğunu göstermiştir. Bu sonuçlar ışığında tüm sıcaklıklarda %5 oranında katalizör kullanılarak nano metal oksit katalizörlerin selüloz pirolizine etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sıvı ürünlerin yapısı GC-MS ve FT-IR teknikleriyle aydınlatılırken, gaz ürünlerin analizi için µGC kullanılmıştır.

Abstract:
In the first step of this study, TiO2, ZnO and SnO2 nanoparticles was synthesized by hydrothermal method. TiO2, ZnO and SnO2 nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), Braun-Emmet-Teller (BET) N2 adsorption analysis and transmission electron microscopy (TEM). According to the analysis results, nanoparticles was synthesized successfully. According to TEM micrographs, SnO2 nano particles were approximately 5-7nm, ZnO nanoparticles were around 30-50 nm and TiO2 nanoparticles were 15-25 nm in size.
The second step in the study, catalytic effects of synthesized nano metal oxide particles on cellulose pyrolysis was investigated. Because 700 C has the best conversion ratio in non-catalyst experiments, effect of amount of catalyst (%1, %5 and %15) was investigated in this temperature. According to the experiment results, %5 is determined as the optimum value and %5 catalyst ratio is used in the other experiments. Liquid products of cellulose pyrolysis were characterized by Gas chromatography?Mass spectrometry (GC-MS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Gaseous products were characterized by micro Gas Chromatography (µGC).