Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BİRCE PEKMEZCİ KARAMAN
Danışman: NURAY OKTAR
Özet:Doktora tez çalışmasının amacı karbon monoksit ile karbondioksit içerikli sentez gazından alternatif yakıt kaynağı metanol (MeOH)/dimetil eter (DME) üretimi için yeni nesil katalizörlerin geliştirilmesidir. Bu amaçla öncelikle farklı metal içeriklerine (Cu/ZnO/Al2O3, Cu/ZnO/ZrO2, Cu/ZnO/CeO2) ve farklı molar oranlara (Cu/Zn/Al veya Cu/Zn/Zr molar oranı 6/3/1 veya 6/1/3) sahip metanol sentez katalizörleri birlikte çöktürme yöntemi ile hazırlanmıştır. Katalizörlerin aktiviteleri H2/CO =1/1 besleme molar oranı, 50 bar ve 275°C’de test edilmiştir. Maksimum CO dönüşümü ve MeOH seçiciliği CZA:631 katalizörü ile sırasıyla % 5 ve % 87,5 olarak bulunmuştur. Çalışmada en yüksek katalitik aktiviteyi gösteren katalizörlere emdirme yöntemiyle kütlece %5, 10 ve 25 tungstofosforik asit (TPA) ve silikotungstik asit (STA) yüklenmiştir böylece katalizörlerin yüzey asitlikleri arttırılarak doğrudan DME üretimi için metanol sentez ve metanol dehidrasyon reaksiyonlarını gerçekleştirebilen katalizörler sentezlenmiştir. Tez kapsamında çekirdek-kabuk yapısına sahip çift fonksiyonlu katalizörler de geliştirilmiştir. Bu malzemelerin çekirdek kısmı metanol sentez reaksiyonu için aktif katalizörlerden oluşurken (CZA:631, HifuelR-120 veya CuO) kabuk kısmı katı asit katalizörlerinden (Al2O3 veya SiO2) oluşmaktadır. Ayrıca yeni nesil metanol dehidrasyon katalizörü olan TPA içerikli mezogözenekli HZSM-5 katalizörleri de hazırlanmıştır. Çalışmada sentezlenen katalizörlerin XRD, N2 fizisorpsiyon, FT-IR, DRIFTS, TPR, XPS, XANES, SEM-EDS, ICP-MS ve TGA analizleri gerçekleştirilmiştir. Sentez gazından DME üretim çalışmaları öncelikle H2/CO =1/1 besleme oranı 50 bar basınç, 275°C sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sonucunda en yüksek DME seçiciliği ve CO dönüşümü gösteren katalizörler ile hem metanol hem de DME sentez reaksiyonunda beslemedeki CO2 miktarının (CO2/CO/H2 molar oranı 50/-/50, 40/10/50, 25/25/50, 10/40/50), reaksiyon sıcaklığının (200-300 oC) ve basıncının (30-50 bar) toplam dönüşüme ve ürün seçiciliğine etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda 25STA@CZA:631-EMA katalizörü ile besleme CO2/CO/H2 molar oranı 10/40/50 ve reaksiyon sıcaklığı 275°C ve reaksiyon basıncı 50 bar şartlarında maksimum DME seçiciliği %89,6 olarak elde edilmiştir.