İndirgenmiş grafen okside desteklenmiş nikel-paladyum alaşım nanopartikülleri: Sentezi, yapısal tanımlanmaları ve amonyak boran'dan hidrojen üretiminde katalitik etkinlikleri
Monodisperse nickel - palladium alloy nanoparticles supported on reduced graphene oxide as highly efficient catalysts for the hydrolyt icdehydrogenati on of ammonia borane
Yazar: NESİBE SEDANUR ÇİFTCİ
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER METİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada amonyak boranın (AB) hidrolitik dehidrojenlenmesinde indirgenmiş grafen okside (İGO) desteklenmiş tek düze parçacık boyutuna sahip nikel-paladyum (NiPd) alaşım nanopartiküllerinin kompozisyon kontrollü katalizi incelendi. Bu çalışma AB'nin hidrolitik dehidrojenlenmesinde NiPd alaşım nanopartiküllerinin kullanılması yönünden literatürde ilktir. Tekdüze dağılımlı NiPd alaşım nanopartikülleri (3,5nm); nikel(II) asetat tetrahidrat ve paladyum(II) asetilasetonat'ın oleylamin (OAm) içerisinde boran tersiyerbütilamin (BTB) ile 100°C'de indirgenmesi sonucu sentezlendi. Geliştirilen yöntem NiPd alaşım nanopartiküllerinin kompozisyon-kontrollü sentezi ve bu farklı kompozisyonların indirgenmiş grafen okside desteklendikten sonra AB'nin hidrolitik dehidrojenlenmesinde test edilmesine olanak vermiştir. Test edilen üç kompozisyon arasında Ni30Pd70 28,7dk-1 başlangıç çevrim frekansı (TOF) ile en aktif olarak bulunmuştur. İndirgenmiş grafen okside desteklenmiş Ni30Pd70 alaşım nanopartikülleri AB'nin hidrolitik dehidrojenlenmesinde 35 saat içerisinde toplam 3650 geçiş ve aktivasyonunu kaybetmeden altı defa üst üste kullanılabilen uzun ömürlü bir katalizör olduğu belirlendi. AB'nin hidrolitik dehidrojenlenmesinde yürütülen kinetik çalışmalar reaksiyonun katalizör derişimine bağlı olarak birinci dereceden ilerlediği ve AB'nin derişimine bağlı olarak ise sıfırıncı dereceden ilerlediğini gösterdi. AB'nin katalitik dehidrojenlenmesinde gözlenen aktivasyon enerjisi (Eaapp)=45±2kJmol-1 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
Addressed herein is the catalysis of reduced graphene oxide-supported monodisperse NiPd alloy nanoparticles (NPs) (rGO-NiPd) in the hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane (AB). This is the first example of the use of NiPd alloy NPs as catalyst in the hydrolytic dehydrogenation of AB. Monodisperse NiPd alloy NPs (3,5nm) were synthesized by coreduction of nickel(II) acetate and palladium (II) acetylacetonate in oleylamine (OAm) and borane-tert-butylamine complex (BTB) at 100°C. The current recipe allowed to control the composition of NiPd alloy NPs and to study the composition-controlled catalysis of rGO-NiPd in the hydrolytic dehydrogenation of AB. Among the all compositions tested, the Ni30Pd70 was the most active one with the turnover frequency of 28,7min-1. The rGO-Ni30Pd70 were also durable catalysts in the hydrolytic dehydrogenation of AB providing 3650 total turnovers in 35h and reused at six times without deactivation. The detailed reaction kinetics of hydrolytic dehydrogenation of AB revealed that the reaction proceeds first order with respect to the NiPd concentration and zeroth order with respect to the AB concentration. The apparent activation energy of the catalytic dehydrogenation of AB was also calculated to be Eaapp=45±2kJmol-1.