Sol-jel yöntemi ile mezogözenekli nano-alümina ve CoMo/Al2O3 katalizörlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation  and  characterization of mesoporous nano-alumina and CoMo/Al2O3 catalysts by the sol-gel method
Yazar: ORHAN ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son yıllarda, petrol rafinasyonunda kükürt giderme (HDS) tepkimelerinde kullanılan mezogözenekli alümina ve CoMo/Al2O3 katalizörlerinin sentezlenmesi ve geliştirilmesi için araştırmalar yapılmaktadır. Mezogözenekli alümina yüksek yüzey alanı sağlayarak aktif metallerin üzerine yüklenmesiyle birçok ticari katalitik uygulamalarda kullanılmaktadır. Geleneksel HDS katalizörlerinden CoMo/Al2O3 katalizörlerinin aktiviteleri ise farklı katalizör hazırlama yöntemleriyle iyileştirilebilir. Bu çalışmada, mezogözenekli alümina sol-jel prosesi ile iki farklı yöntemle, organik ve inorganik yöntem, sentezlenmiştir. Ayrıca CoMo/Al2O3 katalizörü tek basamaklı inorganik sol-jel yöntemi ile hazırlanmıştır. İnorganik yöntemde alüminyum klorür, organik yöntemde ise alüminyum izopropoksit alüminyum öncülü olarak kullanılmıştır. Aktif metalleri içeren katalizörlerin sentezlenmesi aşamasında ise kobalt kaynağı olarak kobalt klorür hekzahidrat, CoCl2.6H2O, molibden kaynağı olarak ise amonyum heptamolibdat tetrahidrat, (NH4)6Mo7O24.4H2O, öncülleri kullanılmıştır. İnorganik yöntemde etanol kullanılarak hazırlanan çözeltiler farklı amonyum hidroksit, NH4OH (%25), miktarları ile (5 ml, 10 ml, 15 ml, 20 ml, 25 ml, 30 ml) farklı hidroliz oranlarına (10, 21, 31, 41, 52, 62) sahip olarak oda sıcaklığında hidroliz edilmiştir. Organik yöntemde ise 1-propanol kullanılarak hazırlanan çözeltiler farklı hidroliz oranlarında (9, 11, 13, 15, 21, 31, 100, 150, 200) 85 oC'de hidroliz edilmişlerdir. Farklı hidroliz oranları ve hazırlama koşullarında inorganik yöntemle hazırlanan mezogözenekli alüminaların yüzey alanları yaklaşık 290 - 300 m2/g, organik yöntemle hazırlanan mezogözenekli alüminaların ise yaklaşık 360 - 380 m2/g dır. Ağırlıkça %5 kobalt ve %15 molibden içeren CoMo/Al2O3 katalizörlerinin BET yüzey alanı verileri ise 313 - 329 m2/g aralığındadır.

Anahtar Kelimeler: CoMo/Al2O3, Kükürt Giderme (HDS), Mezogözenekli Alümina, Sol-jel Prosesi.

Abstract:
In recent years, the development of preparation methods for alumina and CoMo/Al2O3 catalysts for traditional hydrodesulphurization reactions is being researched. Mesoporous alumina is widely used in many industrial catalytic applications as metal catalyst carrier with high surface area. The activity of novel HDS catalyst CoMo/Al2O3 can be improved with different kind of catalyst preparation technics. In this study, mesoporous aluminas were synthesised with two different, organic and inorganic, methods of sol-gel process. CoMo/Al2O3 catalysts were also prepared by using inorganic one-pot sol-gel process. Aluminium cloride and aluminium isopropoxide were used as aluminium precursors in inorganic and organic methods, respectively. Cobalt chloride hexahydrate (CoCl2.6H2O) and ammonium heptamolybdate tetrahydrate ((NH4)6Mo7O24.4H2O) were used as precursors for Co and Mo. In inorganic route the ethanolic solutions of aluminium chloride were hydrolysed with different amounts (5 ml, 10 ml, 15 ml, 20 ml, 25 ml, 30 ml) of ammonium hydroxide, NH4OH (%25), corresponding to different hydrolysis ratios (10, 21, 31, 41, 52, 62) in the solution. In organic route 1-propanol was used to prepare solutions which were then hydrolysed at 85 oC with different hydrolysis ratios (9, 11, 13, 15, 21, 31, 100, 150, 200). Mesoporous aluminas prepared by inorganic method have spesific surface areas between 290 - 300 m2/g, while the ones prepared by organic method have 360 - 380 m2/g. The spesific surface area of 5wt% Co - 15wt% Mo /Al2O3 catalysts prepared by using inorganic one-pot sol-gel method is in the range of 313 - 329 m2/g.

Key Words: CoMo/Al2O3, Hydrodesulphurization, Mesoporous Alumina, Sol-gel Process.