Rh ve Ru katkılı NiO/CeO₂/ZrO₂ katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve seçici CO metanlaşması için aktivitelerinin incelenmesi
Synthesis of Rh and Ru mixed NiO/CeO₂/ZrO₂ catalysts, characterization and the investigation of activities for selective CO methanation
Yazar: YUSUF SERKAN KILINÇ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FİLİZ DEREKAYA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada birlikte çöktürme yöntemi ve yüzey aktif madde destekli birlikte çöktürme yöntemi ile hazırlanmış Rh ve Ru katkılı NiO/CeO₂/ZrO₂ katalizörleri üzerinden CO ve seçici CO metanlaşması reaksiyonları gerçekleştirildi. Katalizörler 500 °C de kalsine edilmiştir. Katalizörlerin karakteristik özelliklerini belirlemek için N2 fizisorpsiyon çalışmaları, X-ışını kırınımı desenleri analizleri ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) kullanıldı.
X-ışını kırınımı desenleri analizleri ile katalizörlerde belirgin şekilde NiO, CeO₂, ZrO₂ fazlarına ait pikler gözlenmiştir. En yüksek yüzey alanı Yüzey aktif madde destekli birlikte çöktürme yöntemiyle hazırlanan %5 Ru katkılı NiO/CeO₂/ZrO₂ katalizöründen elde edilmiştir. Katalizörlerin katalitik aktiviteleri CO metanlaşması ve seçici CO metanlaşması için yapılmıştır. CO metanlaşma deneylerinde gaz karışımı olarak 1% CO, %50 H2 ve kalanı He olan besleme gaz karışımı kullanılmıştır. CO' in seçici oksidasyonu için katalitik aktivite çalışmalarında ise %1 CO, % 25 CO2, % 50 H2 ve kalanı He olan besleme gaz karışımı kullanılmıştır. CO metanlaşma reaksiyonları sonucunda en iyi aktivite sonucu yüzey aktif madde destekli birlikte çöktürme yöntemiyle hazırlanmış %4 Ru katkılı NiO/CeO₂/ZrO₂   katalizöründen elde dilmiştir. %4 Ru katkılı NiO/CeO₂/ZrO₂ katalizörü 184,2 °C de %50 CO dönüşümü verirken 225 °C den sonra %100 dönüşüm vermiştir. 
Seçici CO metanlaşmasında sonuçlarına genel olarak bakıldığında 300-400 oC aralığında CH4 dönüşümünde ciddi bir artış gözlenmiştir. Buna paralel olarak H2 dönüşümünde de artış belirlenmiştir. CO bileşiminde ise bu sıcaklık aralığında hızlı bir azalma gözlenmiştir. Bu aralıktan sonra RWSGR' nin etkisiyle CH4 dönüşümünde hızlı bir düşüş belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, CO and selective CO methanation reactions were made  over the Rh and Ru mixed NiO/CeO₂/ZrO₂. The  catalysts were both was prepared by co-precipitation and surafacant assisted co-precipitation method. All catalyts were calcined at 500 °C.  The characteristic properties of the catalysts were determined by using the X-ray diffraction pattern , scanning electron microscopy (SEM) and , N2-physisorption measurements.
According to the XRD studies, NiO/CeO₂/ZrO₂ phases were obtained prominently from the catalyts. The highest surface area was obtained from the mixed NiO/CeO₂/ZrO catalyst %5 Ru that was prepared by surafacant assisted co-precipitation method. The CO methanation and selective CO methanation experiments were made in order to NiO/CeO2/ZrO2 calatytic activities. The feed gas for CO methanation experiments had a composition of %1 CO, %50H2 and remaining He. The catalytic activities of the catalysts were determined for the selective CO oxidation reaction in H2 rich gas stream in which the compositions are 10/90 CO/He, %100 CO2, %100 H2, %100 He. The best activity for the CO methanation  reaction was obtained from %4 Ru mixed NiO/CeO₂/ZrO₂ prepared by surafacant assisted co-precipitation method. This catalyst gave 50% CO conversion at 184,2 °C and 100% CO conversation at 225 °C.
CH4  and  H2 conversation increased prominently at 300-400 °C at selective of CO methanation reaction. There was a sharp decrease in CO composition at this temperatures. Later this temperrature range, Depending on RWSGR, a rapid decrease in CH4 conversation was observed after this temperature range.