Tekdüze parçacık boyutuna sahip bimetalik rutenyum alaşım nanopartikülleri: Sentezi, tanımlanması ve organik/inorganik tepkimelerdeki katalitik özelliklerinin incelenmesi
A facile synthesis of nearly monodisperse bimetallic ruthenium alloy nanoparticles and investigation of their catalytic properties in the organic/inorganic reactions
Yazar: HASAN CAN
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER METİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon katalizörler = Adsorption catalysts ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Bu çalışmada, tekdüze parçacık boyutuna sahip bimetalik rutenyum (MRu, M: Co, Ni, Cu) alaşım nanopartiküllerinin yeni bir metotla sentezi, elde edilen nanopartiküllerin yapısal tanımlanması ve nanopartiküllerin karbon tabanlı destek malzemelerine desteklenmesinden sonra morfolin boranın (MB) sulu çözeltide dehidrojenlenmesi ile birlikte MB'nin hidrojen kaynağı olarak kullanıldığı transfer hidrojenlenme tepkimelerinde katalitik etkinlikleri üzerine deneysel veriler sunulmaktadır. Bimetalik MRu alaşım NP'lerinin sentezi için bu tez çalışması kapsamında yeni bir metot geliştirildi. Geliştirdiğimiz metotla CuRu ve NiRu alaşım NP'leri; başlangıç metal tuzlarının oleyilamin (OAm), oleyikasit (OAc) ve oktadesen (ODE) içerisinde 200 oC'de boran tersiyerbütilamin kompleksi ile indirgenmesi yolu ile hazırlandı. CoRu alaşım NP'leri ise; sodyum oleyat ve ODE çözeltisi üzerine Ru başlangıç tuzu ve OAm eklenmesinden sonra oluşan karışımın 110 oC'de kobalt karbonil ile indirgenmesi ve hemen akabinde yüksek sıcaklıklarda karıştırılması ile hazırlandı. Elde edilen MRu alaşım NP'leri koloidal formda ve karbon destek malzemelerine tutturulduktan sonra TEM, UV-Vis, XRD, XPS ve ICP-MS ile karakterize edildi. Elde edilen Vulcan karbona desteklenmiş MRu alaşım NP'leri (VC-MRu) ile MB'nin hidrolizinden hidrojen üretiminin detaylı kinetiği çalışılarak tepkime için hız kanunu ve aktivasyon parametreleri belirlendi. İndirgenmiş grafen okside desteklenmiş MRu alaşım NP'leri (iGO-MRu) ile MB'nin hidrojen kaynağı olarak kullanıldığı transfer hidrojenlenme tepkimeleri geniş bir substrat kapsamı üzerinde çalışıldı.

Abstract:
In this study, experimental data on the synthesis of bimetallic ruthenium (MRu, M: Co, Ni, Cu) alloy nanoparticles having uniform particle size by a novel method, the structural characterization of the yielded NPs by advanced analytical methods and assembly of the NPs to the carbon-based support materials, and the catalytic performance of the yielded nanocatalysts in the dehydrogenation of morpholine borane (MB) in aqueous solution (hydrolysis) and in the transfer hydrogenation reactions using MB as hydrogen source are presented. A novel method was developed for the synthesis of monodisperse bimetallic MRu alloy NPs within the scope of this thesis. The developed recipe for the synthesis of CuRu and NiRu alloy NPs is included the reduction of metal precursors by borane-tert-butylamine (BTB) complex in oleylamine (OAm), oleic acid (OAc) and octadecene (ODE) mixture at 200 oC. In the case of the synthesis of CoRu alloy NPs; they were prepared by adding Ru starting salt and OAm into the sodium oleate and ODE solution, followed by injection of cobalt carbonyl at 110 oC followed by the subsequent mixing at 240 oC. The yielded three colloidal bimetallic MRu alloy NPs were characterized by TEM, and ICP-MS. The structure of the carbon supported MRu alloy NPs was determined by TEM, UV-visible spectroscopy, XRD, XPS and ICP-MS analyses. This study includes the detailed kinetic studies on the VC-MRu catalyzed MB hydrolysis for the expression of rate law and determination of activation parameters and the results of transfer hydrogenation reactions using MB as a hydrogen source on a large substrate scope.