Amonyumheptamolibdatın ısıl bozunma ürünlerinin hava, inert ve kendi oluşturdukları gaz ortamlarında ısıl bozunma kinetiği
Thermal decomposition kinetics of the thermal decomposition products of ammoniumheptamolybdate in air, inert and in their own gas atmospheres
Yazar: HANDE ÇAVUŞ
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM YUSUFOĞLU ; YRD. DOÇ. CEM KAHRUMAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Amonyumheptamolibdat = Ammoniumheptamolybdate ; Kinetik = Kinetics ; Kinetik modeller = Kinetic models ; Termal analiz = Thermal analysis

Özet:
Endüstride çoğu ürünün üretimi, katalitik reaksiyon olarak gerçekleşmektedir. Katalitik reaksiyonlarda termodinamik engeller aşılmakta ve denge değiştirilmiş koşullara adapte olmaktadır. Endüstride yaygın olarak kullanılan heterojen katalizör MoO3, amonyum heptamolibdat tetrahidratın (AHM) ısısal bozunması ile elde edilir. Literatürde, AHM' nin bozunma kademeleri ve bozunma ürünlerini belirlemek amacı ile gerçekleştirilen çalışmalarda farklı bulgular ortaya atılmıştır. Bu bulgular kullanılan madde miktarına, ısıtma ve gaz akış hızlarına, kondukları kabın cinsine, maddenin oluşturduğu yatak yüksekliğine ve kullanılan gaz ortamına bağlı olarak değişiklik göstermektedir. AHM ile ilgili çok sayıda çalışma bulunmasına rağmen AHM' nin oluşturduğu katı ara ürünlerden yola çıkılarak yapılan az sayıda çalışma bulunmaktadır.Bu çalışmada, AHM' nin bozunma katı ara ürünleri elde edilmiş ve bu ürünlerin ısısal bozunma reaksiyonlarının kinetiği hava ve inert gaz ortamında nonizotermal koşullarda termogravimetrik analiz, diferansiyel termal analiz ve kütle spekrometresi (TGA/DTA/MS) ve izotermal koşullarda termogravimetrik (TG) analiz teknikleri ile incelenmiş ve aktivasyon enerjisi, frekans faktörü ile kinetik model verileri belirlenmiştir. Isısal bozunma sonucu oluşan katı ara ürünlerin karakterizasyonu X-ışını toz difraksiyonu (XRD) ve Fourier Transform Infrared (FT-IR) analiz teknikleri uygulanarak yapılmıştır. Bu çalışmada ayrıca vakum uygulanarak kapatılmış sistemde katı ara ürünlerin kendi oluşturdukları gaz ortamında değişik deney sıcaklıklarında oluşturdukları bozunma ürünleri XRD ve FT-IR analizleri ile belirlenmiştir. Amonyum pentamolibdat (APM) katı ara ürününün kuru hava ve inert gaz ortamında ısısal bozunmasından Amoyum tetramolibdat (ATM) oluşmuştur. ATM katı ara ürününün kuru hava ortamında doğrudan MoO3 oluşturduğu belirlenmiş ancak He ortamında nihayi üründen önce az miktarda oluşan ağırlık azalması sırasında NH3' ın indirgen etkisi nedeni ile nonstokiometrik yapıda MoO3-x oluşmuştur. Havası boşaltılmış kapalı ortamda maddelerin kendi oluşturdukları bozunma gaz ürünlerinden NH3' ın indirgen etkisi nedeni ile nihai ürün olarak MoO2 elde edilmiştir.

Abstract:
The production of most products in the industry is based on the catalytic reactions. In catalytic reactions, the thermodynamic barriers of the reactions are overcome and the equilibrium adapts to the modified conditions. Molybdenum oxide, which is widely used in the industry, is obtained as the final product of ammonium heptamolybdate tetrahydrate. In literature, determining the thermal decomposition steps and decomposition products of AHM, has been subject to numerous studies, therefore different results were suggested. These results vary depending on the amount of the sample, heating rate and gas flow rate, type of the pan, sample height and the kinds of gas used. Although there are many studies on AHM, there are only a few studies based on intermediate solid products of AHM. In this study, decomposition intermediate solid products of AHM were obtained and thermal decomposition reaction kinetics were investigated under air and inert gas atmosphere, using nonisotermal thermogravimetric analysis, differential thermal analysis and mass spectrometer (TGA/DTA/MS) and isotermal thermogravimetric (TG) analytical techniques and activation energies, frequency factors were calculated and appropriate kinetic models were proposed. The characterization of the intermediate solid products obtained in each decomposition step was carried out by X-ray Powder Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FT-IR) analytical techniques. Also, the characterization of the decomposition products of intermediate solid products, which were obtained in air free closed system and under its own gas atmosphere at different temperatures, was carried out by XRD and FT-IR analytical techniques.Ammonium tetramolybdate (ATM) was formed by thermal decomposition of Ammonium pentamolybdate (APM) intermediate solid product under air and inert gas atmosphere. It was determined that ATM intermediate solid product formed MoO3 directly under air. But considering the weight decrease at the last step of decomposition it can be said that nonstochiometric MoO3-x was formed by the reducing effect of NH3. MoO2 is formed by the intermediate solid products because of the reducing effect of NH3 in air free closed system.