ÜÇÜNCÜ ULUSAL KATALİZ KONGRESİ of abstract.pdfÜÇÜNCÜ ULUSAL KATALİZ KONGRESİ T HIRD N...

ÜÇÜNCÜ ULUSAL KATALİZ KONGRESİ

THIRD NATIONAL CATALYSIS CONGRESS

NCC-3

Book of Abstracts / Özet Kitabı

Catalysis for Sustainable Resource Utilization

Doğal Kaynakların Sürdürülebilir Kullanımı için Katalizörler

http://ncc3.karaelmas.edu.tr

28 Nisan-1 Mayıs 2010

Zonguldak

3rd NATIONAL CATALYSIS CONGRESS April 28- May 1, 2010 Zonguldak - TURKEY

ii

Kapak Tasarımı: Hüseyin Arbağ

Bildiri Özet Kitabı, Editörler: Dilek Varışlı, Sena Yaşyerli, Nuray Oktar


iii

Catalysis Society and the Organizing Committee of NCC 3 would like to thank the

following sponsors for their generous support to this congress.

Kataliz Derneği ve NCC 3 Organizasyon Komitesi kongrenin gerçekleşmesi için destek

olan aşağıdaki kuruluşlara teşekkür ederler.


iv

Ulusal kataliz kongreleri, Kataliz Derneği'nin resmi etkinliği olarak iki yılda bir

düzenlenmektedir. Kongrenin amacı endüstride ve üniversitelerde kataliz ve katalitik

prosesler konularında çalışan bilim adamlarının ve araştırmacıların biraraya getirilmesi ve

kataliz alanındaki son gelişmelerin paylaşılmasıdır. NCC3-Üçüncü Ulusal Kataliz Kongresi,

Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Gazi Üniversitesi ve Kataliz Derneği’nin işbirligi ile 28

Nisan - 1 Mayıs 2010 tarihleri arasında Zonguldak’ta gerçekleştirilmiştir. Kataliz alanındaki

seçkin bilim adamlarının değerli sunumlarıyla katkıda bulundukları NCC-3 kongresinin ana

teması “Doğal Kaynakların Sürdürülebilir Kullanımı İçin Katalizörler” olarak seçilmiştir.

Kongre programında, 7 davetli konuşma, 26 sözlü sunum ve 58 poster sunumu yer

almaktadır.

National catalysis congresses have been organized in Turkey, as the official activity of

Catalysis Society, every two year. Major objective of these congresses is to bring together the

researchers from academy and industry, working in the areas of catalysis and catalytic

processes, to exchange ideas on recent developments in these areas. NCC-3 Third National

Catalysis Congress is organized in Zonguldak, between April 28-May 1, 2010, by the

collaboration of Zonguldak Karaelmas University, Gazi University and Catalysis Society. The

theme of the NCC3 congress is selected as “Catalysis for Sustainable Resource Utilization”.

Contributions of well-known scientists in the area of catalysis are highly appreciated.

Congress program consists of 7 invited lectures, 26 oral and 58 poster presentations.

Congress Theme: Catalysis for Sustainable Resource Utilization

Congress Topics:

Catalysis for Sustainable Energy and Alternative Fuels

Environmentally Benign Catalytic Processes

Air/Water Pollution Control by Catalytic Methods

Conversion of Renewable Resources

Electrochemical and Photochemical Catalytic Processes

Catalysis for Coal Based Chemicals

New Trends in Refining/Petrochemical Processes

Oxidation Catalysis

Zeolites and mesoporous catalytic materials

Nanostructured catalysts and catalytic membranes

Biocatalysis


v

Organizing Committee

Prof.Dr. Türkan Kopaç (ZKU.)

Prof.Dr. Gülşen Doğu (Gazi U.)

Assoc.Prof. Dr. Nuray Oktar (Gazi U.)

Assoc.Prof. Dr. Sena Yasyerli (Gazi U.)

Asst.Prof .Dr . Sefa Kocabaş (ZKU.)

Asst.Prof . Dr. N. Alper Tapan (Gazi U.)

Asst.Prof . Dr. Dilek Varışlı (Gazi U.)

Inst. Atakan Toprak (ZKU.)

Res. Asst. Fatma Oğuz Erdoğan (ZKU.)

Res. Asst. Kadriye Bozgeyik (ZKU.)

Honorary Committee

Prof.Dr. Bektaş Açıkgöz, President of Zonguldak Karaelmas University

Prof.Dr. Rıza Ayhan, President of Gazi University

Burhan İnan, General Manager of TTK

(Turkish Hardcoal Enterprises)

Mithat-Mehmet Çanakçı, Çanakçılar Ceramics

Timur Erk, Turkish Chemical Manufacturers Association

Dr. Selahattin Anaç, General Manager of TKI

(General Directorate of Turkish Coal Enterprises)

Scientific Committee

Prof.Dr. A.Nilgün Akın (Kocaeli U.)

Prof.Dr. Erhan Aksoylu (Boğaziçi U.)

Prof.Dr. Erdoğan Alper (Hacettepe U.)

Prof.Dr. İrfan Ar (Gazi U.)

Prof.Dr. Suna Balcı (Gazi U.)

Prof.Dr. Güzide Çalık (Ankara U.)

Prof.Dr. Timur Doğu (M.E.T.U.)

Prof.Dr. Can Erkey (Koç U.)

Prof.Dr. İnci Eroğlu (M.E.T.U.)

Prof.Dr. Erdoğan Güları (U. of Michigan)

Prof.Dr. Çiğdem Güldür (Gazi U.)

Prof.Dr. Gönül Gündüz (Ege U.)

Prof.Dr. Baki Hazer (ZKU.)

Prof.Dr. Margarita Kantcheva (Bilkent U.)

Prof.Dr. Gürkan Karakaş (M.E.T.U.)

Prof.Dr. Kırali Mürtezaoğlu (Gazi U.)

Prof.Dr. Özden Olgun (Ege U.)

Prof.Dr. Işık Önal (M.E.T.U.)

Prof.Dr. Zeynep İlsen Önsan (Boğaziçi U.)


vi

Prof.Dr. Tunçer H. Özdamar (Ankara U.)

Prof.Dr. Ümit S. Özkan (The Ohio State U.)

Prof.Dr. Ersan Pütün (Anadolu U.)

Prof.Dr. A.Erdem Şenatalar (I.T.U.)

Prof.Dr. Serpil Takaç (Ankara U.)

Prof.Dr. Deniz Üner (M.E.T.U.)

Prof.Dr. Ramazan Yıldırım (Boğaziçi U.)

Prof.Dr. Yuda Yürüm (Sabancı U.)

Assoc.Prof.Dr. Naime Aslı Sezgi (M.E.T.U.)

Assoc.Prof.Dr. Abdurrahman Şengül (ZKU.)

Assoc.Prof.Dr. Taner Tekin (Atatürk U.)

Assoc.Prof.Dr. Nail Yaşyerli (Gazi U.)

Assoc.Prof.Dr. Selahattin Yılmaz (I.I.T.)

Asst.Prof.Dr. Yeşim Güçbilmez (Anadolu U.)

Asst.Prof.Dr. Levent Hoşgün (Osman Gazi U.)

Asst.Prof.Dr. Emrah Özensoy ( Bilkent U.)

Industrial Relations

Bülent Atamer (TERRALAB)

Cantaş Öğülmüş (Damla Kimya)

Refik Önür (AKKİM)

Nilüfer Yalçın (PETKİM)

Congress Secreteriat

Asst.Prof.Dr. Dilek Varışlı (Gazi U.)

(Scientific Contributions)

e-mail:[email protected]

Asst.Prof. Dr. Jülide Yener (ZKU.)

(Local Organization)

e-mail: [email protected]


vii

TECHNICAL PROGRAM

28.04.2010-Wednesday

14:00-17:00 REGISTRATION

16:00 OPENING CEREMONY + CONCERT

Session 1

17:00 Invited

Lecture-1 Robbie Burch

Queen's University of

Belfast

The generation and utilisation

of hydrogen derived from

renewable biomaterials for the

production of alternative fuels

17:40 Oral-1 F. Gökaliler, Z.İ.

Önsan, A.E. Aksoylu Boğaziçi University

Hydrogen production from

propane in consecutive OSR

and WGS reactors

18:00 Oral-2 B. Saner, Y. Yürüm Sabancı University

Application of multiple

graphene layers as catalyst

support material in fuel cells

18:20 Oral-3

E. Kayhan, S.M.

Andonova, G.S.

Şentürk., E. Özensoy

Bilkent University

Influence of surface FeOx

domains on the NOx storage

mechanism of NSR catalysts

18:40 Oral-4

A. Sarıoğlan, Ö.C.

Korkmaz, A. Kaytaz,

E. Akar, F. Akgün

TUBITAK MAM EE

A 5 kWt catalytic burner for

low temperature fuel cells:

Effect of fuel type, fuel content

and fuel loads on the capacity

of the catalytic burner

19:30 Reception

29.04.2010-Thursday

Session 2

08:50

Invited

Lecture-2: Francois

Gault

Lecture

Rutger A. van Santen

Eindhoven

University of

Technology

Molecular recognition in

heterogeneous catalysis

09:30 Oral-5

T. Davran-Candan,

M.E. Günay, R.

Yıldırım

Boğaziçi University

Computational analysis of

structure and activity

relationship for CO oxidation

over gold catalysts

09:50 Oral-6 D. Düzenli, E. Şeker,

S. Şenkan, I. Önal

Middle East

Technical University

Catalyst discovery for

propylene epoxidation using

combinatorial and high

throughput testing techniques

10:10 Oral-7 M. Kantcheva, C.

Koz Bilkent University

Genesis and structure of

tungstated zirconias prepared

by peroxo route

10:30 Coffee Break


viii

Session 3

10:50 Invited

Lecture-3 Gürkan Karakaş

Middle East


Oxidative processes over

titania based nanostructured

thin films

11:30 Oral-8 Z.Ö. Kocabas, Y.

Yürüm Sabancı University

Enhanced photocatalytic

oxidation of As3+ using titania

nanoparticles for arsenic

removal from water

11:50 Oral-9

H. Kıvrak, H.

Tempel, S. Kuliyev,

J.J. Schneider, D.

Uner

Middle East


TiO2-carbon nanotube

structures for electrocatalysis

12:10 Oral-10

H. Özdemir, M.A.F.

Öksüzömer, S.N.

Koç, M.A.

Gürkaynak

İstanbul University

Synthesis and characterization

of nickel based catalysts for

methane partial oxidation

reaction

12:30 Lunch Break

Session 4

14:00 Invited

Lecture-4

Ayşe Erdem

Şenatalar

İstanbul Technical

University

Synthesis of zeolite

nanocrystals for the

preparation of new catalytic

materials

14:40 Oral-11

E. Bolova, G.

Gündüz, M.

Dükkancı, S. Yılmaz,

Y.C. Yaman

Ege University

Characterization and catalytic

activity of iron and copper

loaded ZSM-5 catalysts for

oxidative degradation of

orange II

15:00 Oral-12 A. İnce, S. Yılmaz, Y.

Selamet

İzmir Institue of

Technology

Effect of catalyst pretreatment

and growth conditions on CNT

synthesis on Co-Mo/MgO

catalyst

15:20 Oral-13

V. Değirmenci, E.

Pidko, P. Magusin,

R.V. Santen, E.

Hensen

Eindhoven

University of

Technology

Glucose dehydration into HMF

by Lewis acidic metal

chlorides: development of a

heterogeneous MClx/ionic

liquid/SBA-15 catalyst

15:40 Oral-14 A. Arınan, D. Varışlı,

T. Doğu

Middle East


Synthesis of ZrO2 modified

CuO-ZnO-Al2O3 incorporated

mesoporous silicate structured

materials by one-pot

hydrothermal synthesis method

16:00 Coffee Break


ix

Session 5

16:20 Invited

Lecture-5 Philippe Sautet Université de Lyon

Selective hydrogenation on

metal and alloy surfaces:

insights on active sites and

reaction mechanisms from

DFT calculations

17:00 Oral-15 B.S. Çağlayan, A.E.

Aksoylu Boğaziçi University

Water gas shift reaction over

Au-Re/ceria catalysts

17:20 Oral-16 M. Karakaya, A.K.

Avci Boğaziçi University

Investigation of microchannel

reactor configurations for

combustion assisted reforming

of iso-octane

17:40 Oral-17

B. Bayram, U.

Özgen, G. Karakaş,

D. Üner, B. Atamer

Terralab R&D

Development of high

temperature combustion

catalyst for total organic

carbon analyzer

18:00-19:30 Poster Session

30.04.2010-Friday

Session 6

08:50 Invited

Lecture-6 Dmitry Yu. Murzin

Abo Akademi

University

Catalytic transformations of

woody biomass

09:30 Oral-18 A. Kanca, D. Üner Middle East


Catalytic synergy between the

cobalt and lead oxides during

gasification of Turkish lignites

09:50 Oral-19 A. İzci, B. Shanks Osmangazi

University

Upgrading of flash pyrolysis by

reactive distillation using an

acid catalyst

10:10 Oral-20 G. Çalık, T.H.

Özdamar Ankara University

Catalysis through metabolic

engineering for pathway flux

amplification

10:30 Oral-21

P. Çalık, B. İnankur,

E.Ş. Soyaslan, M.

Şahin, H. Taşpınar

Middle East


Metabolic flux analysis for

recombinant human growth

hormone production by pichia

pastoris

10:50 Coffee Break

11:10 Panel (Endüstri Oturumu )

12:10 Lunch and Excursion (Çanakçılar)

15:15 GENEL KURUL ( 100. Yıl Tesisleri)_General Assembly of Catalysis Society

17:30 Excursion and Reception (EMKO)


x

01.05.2010-Saturday

Session 7

08:50 Invited

Lecture-7 Valeri I. Bukhtiyarov

Boreskov Institute of

Catalysis

Nanostructured catalysts on

the basis of noble metals.

Synthesis, investigation and

application

09:30 Oral-22

S.E. Bozbağ, L.

Zhang, M. Aindow,

C. Erkey

Koc University

Carbon aerogel supported

nickel nanoparticles by

supercritical carbon dioxide

deposition

09:50 Oral-23 A. Ates, C. Hardacre,

A. Goguet Cumhuriyet University

Performance and

characteristics of iron

containing ZSM-5 zeolites in

the oxidative

dehydrogenation of propane

with N2O

10:10 Oral-24 N.A. Tapan, Ö.

Yıldız Gazi University

Electrochemical performance

of Low Pt and Ru loaded

Fe-Ni bimetallics as an anode

electrode in direct ethanol

fuel cells

10:30 Oral-25

N. Beşün, İ. Deveci,

H. Erden, L. Erden,

E. Kaplaner

Mugla University

Synthesis of bimetalic

nanosol PILCs for abatement

of chlorinated volatile

organic emissions and

catalytic test

10:50 Oral-26

A. Beytaroğlu, D.

Röpke, R. Aydın, T.

Röpke, F. Köleli

Mersin University

The Investigation of

electrochemical oxidation of

formic acid on Pt and Pd

modified gas diffusion layer

11:10 Closing Remarks


xi

INVITED LECTURES

Robbie Burch

The Generation and Utilisation of Hydrogen Derived From Renewable Biomaterials For

The Production of Alternative Fuels


Molecular Recognition in Heterogeneous Catalysis

Gürkan Karakaş

Oxidative Processes over Titania Based Nanostructured Thin Films

Ayşe Erdem-Şenatalar

Synthesis of Zeolite Nanocrystals for the Preparation of

New Catalytic Materials

Philippe Sautet

Selective Hydrogenation on Metal and Alloy Surfaces: Insights on Active Sites and Reaction

Mechanisms from DFT Calculations

DmitryYu Murzin

Catalytic Transformations of Woody Biomass

Valeri I. Bukhtiyarov

Nanostructured Catalysts on the Basis of Noble Metals.

Synthesis, Investigation and Application


xii

LIST OF ORAL PRESENTATIONS

# Authors Abstract

O-01 Feyza Gökaliler, Z. İlsen Önsan, A. Erhan

Aksoylu

Hydrogen Production from Propane in Consecutive

OSR and WGS Reactors

O-02 Burcu Saner and Yuda Yürüm Application of Multiple Graphene Layers as Catalyst

Support Material in Fuel Cells

O-03 E. Kayhan, S. M. Andonova, G. S. Şentürk ve

E. Özensoy

Influence of Surface FeOx Domains On the NOx

Storage Mechanism of NSR Catalysts

O-04 A. Sarioglan, Ö. Can Korkmaz, A. Kaytaz, E.

Akar, F. Akgün

A 5 kWt Catalytic Burner for Low Temperature Fuel

Cells: Effect of Fuel Type, Fuel Content and Fuel

Loads on the Capacity of the Catalytic Burner

O-05 Tuğba Davran-Candan, M. Erdem Günay,

Ramazan Yıldırım

Computational Analysis of Structure and Activity

Relationship for CO Oxidation over Gold Catalysts

O-06 Derya Düzenli, Erol Şeker, Selim Senkan,

Işık Önal

Catalyst Discovery for Propylene Epoxidation Using

Combinatorial and High Throughput Testing

Techniques

O-07 Margarita Kantcheva, Cevryie Koz Genesis and Structure of Tungstated Zirconias

Prepared by Peroxo Route

O-08 Z. Özlem Kocabas and Yuda Yürüm

Enhanced Photocatalytic Oxidation of As3+ Using

Titania Nanoparticles for Arsenic Removal From

Water

O-09 Hilal Kivrak, Hermann Tempel, Sadig

Kuliyev, J. Jorg Schneider, Deniz Uner TiO2-Carbon Nanotube Structures for Electrocatalysis

O-10 Hasan Özdemir, M.A. Faruk Öksüzömer,

S.Naci Koç, M.A. Gürkaynak

Synthesis and Characterization of Nickel Based

Catalysts For Methane Partial Oxidation Reaction

O-11 E. Bolova, G. Gündüz, M. Dükkancı, S.

Yılmaz, Y. C. Yaman

Characterization and Catalytic Activity of Iron and

Copper Loaded ZSM-5 Catalysts for Oxidative

Degradation of Orange II

O-12 Atike İnce, Selahattin Yılmaz, and Yusuf

Selamet

Effect of Catalyst Pretreatment and Growth Conditions

on CNT synthesis on Co-Mo/MgO Catalyst

O-13

Volkan Degirmenci, Evgeny Pidko, Pieter

Magusin, Rutger van Santen and Emiel

Hensen

Glucose Dehydration into HMF by Lewis Acidic

Metal Chlorides: Development of a Heterogeneous

MClx/ionic Liquid/SBA-15 Catalyst

O-14 Ayca Arinan, Dilek Varisli, Timur Dogu

Synthesis of ZrO2 Modified CuO-ZnO-Al2O3

Incorporated Mesoporous Silicate Structured Materials

by One-pot Hydrothermal Synthesis Method


xiii

O-15 Burcu Selen Çağlayan, A. Erhan Aksoylu Water Gas Shift Reaction over Au-Re/ceria Catalysts

O-16 Mustafa Karakaya, Ahmet K. Avci Investigation of Microchannel Reactor Configurations

for Combustion Assisted Reforming of Iso-octane

O-17 Bilal Bayram, Ufuk Özgen, Gürkan Karakaş,

Deniz Üner, Bülent Atamer

Development of High Temperature Combustion

Catalyst for Total Organic Carbon Analyzer

O-18 Arzu Kanca, Deniz Üner Catalytic Synergy between the Cobalt and Lead

Oxides during Gasification of Turkish Lignites

O-19 Alime Izci, Brent Shanks Upgrading of Flash Pyrolysis by Reactive Distillation

Using an Acid Catalyst

O-20 Güzide Çalık and Tunçer H. Özdamar Catalysis Through Metabolic Engineering For

Pathway Flux Amplification

O-21 Pınar Çalık, Bahar İnankur, Elif Ş. Soyaslan,

Merve Şahin, Hatice Taşpınar

Metabolic Flux Analysis for Recombinant Human

Growth Hormone Production by Pichia pastoris

O-22 Selmi Erim Bozbağ, Lichun Zhang, Mark

Aindow and Can Erkey

Carbon Aerogel Supported Nickel Nanoparticles By

Supercritial Carbon Dioxide Deposition

O-23 A. Ates, C. Hardacre and A. Goguet

Performance and Characteristics of Iron Containing

ZSM-5 Zeolites in the Oxidative Dehydrogenation of

Propane with N2O

O-24 N.Alper Tapan, Özlem Yıldız

Electrochemical Performance of Low Pt and Ru

Loaded Fe-Ni Bimetallics as an Anode Electrode in

Direct Ethanol Fuel Cells

O-25 Nurgün Beşün, İlyas Deveci, Hanife Erden,

Lütfi Erden, Erhan Kaplaner

Synthesis of Bimetalic Nanosol PILCs for Abatement

of Chlorinated Volatile Organic Emissions And

Catalytic Test

O-26 Anya Beytaroğlu, Derya Röpke, Rezzan

Aydın, Thorsten Röpke ve Fatih Köleli

The Investigation of Electrochemical Oxidation of

Formic Acid on Pt And Pd Modified Gas Difussion

Layer


xiv

LIST OF POSTER PRESENTATIONS

# Authors Abstract

P-01 İ. Ilgaz Soykal, Birim Duru, Sabriye Güven,

A. Erhan Aksoylu

PROX performance of the Pt-Sn/AC catalyst for fully

realistic feed: effects of CO2, water vapor and CH4

presence in feed mixture

P-02 Aslıhan Sümer, Elif Ercan, A. Erhan Aksoylu Effect of Pt Incorporation on The Electronic and

Oxygen Chemisorption Properties of Ni Surface

P-03 Alpay Şahin, Handan Aktan, Türkan Kocabaş,

İrfan Ar, Muzaffer Balbaşı

Coating of Membrane Surface with Platin Catalyst by

Electroless Plating (ELP)Technique

P-04 Saygın Aras, Bahar İpek, Deniz Üner Effect of Calcination Temperature and Metal Loading

on Adsorption Characteristics of Pt/TiO2

P-05 Hale Ay, Deniz Üner Carbon dioxide reforming of methane to synthesis gas

over SBA-15 supported Co-Ni catalyst

P-06 Can Okan Depboylu , Selahattin Yılmaz ,

Sedat Akkurt

Effect of catalyst preparation conditions on activity

and selectivity of Pt/SiO2 catalyst in citral

hydrogenation

P-07 A. Derya Deniz, Doruk Doğu Reforming JP-8 tO Produce Hydrogen for Solid Oxide

Fuel Cells

P-08 Doruk Doğu, Gürkan Karakaş Effects of Doping Photocatalytic TiO2 with Photon

Up-Conversion Nanocrystals of Pr

P-09 Emre Kılıç, Selahattin Yılmaz

HZSM-5 and Ferrierite Acidity Modification by

Silylation and Their Activities in of n-Butene

Isomerisation

P-10 Tugce Irfan Ersoz, Gurkan Karakas

Application of Semiconductor Films Over Glass

Substrates and Their Low Temperature Photocatalytic

Activity

P-11 Filiz Balıkçı Derekaya, H. Baran Akınbingöl

Preferential Oxidation of Carbon Monoxide In The

Presence Of Hydrogen (PROX) with Co3O4, Ag,

MnO2 Based Catalysts Over CeO2/ZrO2

P-12 Firuze Okyay, Mustafa Baysal, Yuda Yürüm Effect of Minerals of Coal on Biogasification by

Microorganisms

P-13 G.S. Şentürk, S.M. Andonova, E. Kayhan, and

E. Ozensoy

BaO/TiO2/Al2O3 Ternary-Oxide Systems as NOx

Storage Materials

P-14 Seval Gündüz, Timur Doğu Ethanol Steam Reforming over Ni Impregnated

MCM-41 Type Mesoporous Materials


xv

P-15 Hakan Demiral, Cihan Güngör

Determination of Surface Characteristics of The

Active Carbon Produced From Agricultural Waste As

A Supported Solid

P-16 Halit L. Hoşgün, Ezel Bayraktar Synthesis, Characterization and Catalytic Activity of

Zeolite Supported Tungstophosphoric acid

P-17 İrem Fırtına, İsmail Boz

Preparation of Non-noble Transition Metals with

Different Supports for Oxygen Reduction Reaction

(ORR)

P-18

İsmail Boz, Mehtap Şafak Boroğlu, Zeynep

Münevver Zengin,Can Değer, Levent Nergiz,

Selva Çavuş

n-Type TiO2 for Efficient Photochemical Water

Splitting

P-19 Kenan Cem Tokay, Timur Dogu, Gulsen

Dogu Dimethyl Ether Synthesis Over Alumina Catalysts

P-20 Özge Kerkez, İsmail Boz Degredation of Organic Dyes with Ni, Cu, Ce Metal

Oxides Doped TiO2 Catalysts in Aqueous Media

P-21 Beril Korkmaz Erdural, Ufuk Bakır, Gurkan

Karakas Antimicrobial Properties of TiO2-SiO2 Thin Films

P-22 Mustafa Yasin Aslan, Deniz Uner Supported Ru Based Ammonia Synthesis Catalysts

P-23 Emrah Mamur, Rezzan Aydın, Fatih Köleli An Electrolyser and Bipolar Electrochemical Cell

Design In Reduction of Carbon Dioxide

P-24 Aslı Nalbant Ergün, Yuda Yürüm Measurement of Diffusion Coefficients of Volatile

Solvents in Mesoporous Medium

P-25 E.I. Vovk, E. Emmez, and E. Ozensoy XPS and TPD Studies of NOx Interaction with Model

BaO/Pt(111) NSR Catalysts

P-26 Sinem Taş and Yuda Yürüm Synthesis And Characterization of FSM-16 Activated

with Iron,Cobalt,Nickel and Molybdenum

P-27 Neslihan Kaya, Taner Kalaycı and Belgin

Bardakçı

Adsorption of Anisidines on Metal Supported Pumice:

an IR Study

P-28 Okan Akın, Kaan Za, Selahattin Yılmaz Lipase Enzyme Immobilization by Different Methods

on SiO2 and Their Activities in Olive Oil Hydrolysis

P-29 Sevinç Tuna, Özlem Şen, Ahmet K. Avcı, Z.

İlsen Önsan

Comparative Study of Water Gas Shift Reaction over

Particulate and Monolithic Pt/ceria Catalysts

P-30 Saliha Kılıçarslan, Meltem Dogan Investigation of Isobutane Dehydrogenation in a

Membrane Reactor


xvi

P-31 F. Çiğdem Güldür, Didehan Karçiçeği, Silver

Güneş

Characterization and CO Tolerance Investigation of

Platinum Based Binary Catalysts in Order to be used at

the Anode of the PEM Fuel Cell

P-32 Sultan Orman, Timur Dogu

Effect of Supercritical Extraction Pressure on the

Properties of STA-Zr-MCM41 Catalysts Designed for

Dimethyl Carbonate Synthesis

P-33 Taner Kalaycı, Neslihan Kaya, Belgin

Bardakçı

Investigation of The Behaviour of Chlorophenol

Isomers Adsorbed on Type 13X Zeolite by FT-IR

Spectroscopy

P-34 Vedat Sarıboğa, M.A. Faruk Öksüzömer,

S.Naci Koç, M.A. Gürkaynak

Development of Anode Catalyst For Direct Methane

Combustion Solid Oxide Fuel Cells

P-35 Hacer Güneş, Ramazan Yıldırım Low Temperature Wáter-gas Shift Reaction on Au-

CeO2/Al2O3 Catalysts

P-36 Mehmet Erdem Günay, Ramazan Yıldırım

Modeling of Preferential CO Oxidation over Promoted

Au/Al2O3 Catalysts Using k-means Clustering and

Modular Neural Networks

P-37 Y. Gucbilmez, M. Cantekin Comparison of HPA Incorporated MCM-41 and

MCM-48 Type Catalysts

P-38 Tugba Rona, Dilek Varışlı, N.Alper Tapan

Synthesis and Characterization of Pt@MCM-41 and

Pt-Sn@MCM-41 Mesoporous Catalysts for Direct

Ethanol Fuel Cell

P-39 Gülin S. Pozan Soylu, Zeynep Özçelik Toluene Combustion Over Metal Oxide Coated

Monolithic Catalyst

P-40 Nail Yaşyerli, H.Mehmet Taşdemir FTIR Studies of Urea Decomposition Over Pt/Alumina

and Cu/Alumina Catalysts

P-41 Sinan Basceken

Synthesis of Chiral 2,2'-Di-O-hexyl-3,3',4,4'-tetra-O-

benzyl-5,5'-di-C-benzyl-6,6'-bis(oxazolyl)-1,1'-

biphenyls as Ligands for Copper(I)-Catalyzed

Asymmetric Cyclopropanation

P-42 Nalan Özbay, Nuray Oktar, Gülşen Doğu,

Timur Doğu

Acid Catalysed Etherification Reaction of Glycerol in

a Batch Reactor System

P-43 Aylin Tecimer, Suna Balcı Synthesis and Characterization of Vanadium

Aluminum Pillared Clay

P-44 Ozge Aktas, Bünyamin Bal, Orhan Vardar,

M.Yasin Aslan, Sena Yasyerli, Gulsen Dogu

Selective Oxidation of Propane to Propylene over

SBA-15 Supported Mo-Ce Catalysts

P-45 Şeyma Özkara-Aydınoğlu, Ahmet Erhan

Aksoylu

Carbon Dioxide Reforming of Methane over Co-

X/ZrO2 Catalysts (X = La, Ce, Mn, Mg, K)

P-46 Nur Kandilli, Zuhal Karakoç, Işık Önal Automobile Exhaust Gas Cleaning by Use of Three-

Way Catalytic Converter


xvii

P-47 Levent Değirmenci, Nuray Oktar, Gülşen

Doğu

Synthesis and Characterization of PolyHEMA Based

Catalyst: Application in Etherification of Alcohol

P-48 Nezahat Boz and Nebahat Degirmenbasi

Heterogeneous Transesterification Reactions by using

Potassium Compounds Supported on Sepiolite as

Basic Catalysts

P-49 Nezahat Boz and Nebahat Degirmenbasi Applications of Bentonite-Supported Catalysts for

Biodiesel Processes from Canola Oil

P-50 Hüseyin Arbağ, Sena Yaşyerli, Nail Yaşyerli,

Gülşen Doğu

MCM-41 Supported Ni-Rh Catalyst for Dry

Reforming of Methane

P-51 Emine Kaya, Gamze Gündüz, Nuray Oktar Esterification of acetic acid with ethanol via acidic

ion-exchange resin

P-52 Kadriye Bozgeyik, Turkan Kopac, Emmanuel

Flahaut

Adsorption of Bovine Serum Albumin Onto Double

Walled Carbon Nanotubes

P-53 Atakan Toprak, Turkan Kopaç

Analysis of Adsorption Equilibrium Data of N2 and H2

on Activated Carbons From Coal By Various

Isotherms

P-54 Erol Kulac, Turkan Kopaç Adsorptıon of Ovalbumın on Metal Oxide Surfaces

P-55 Fatma Oğuz Erdoğan, Türkan Kopaç, Gülşen

Doğu, Timur Doğu

Acetone Adsorption Capacities of Carbon Based

Materials

P-56 Kenan Cem Tokay, Dilek Varışlı, Timur

Doğu, Gülşen Doğu Ethylene from ethanol over Al-SBA-15

P-57 Levent Değirmenci, Dilek Varışlı, Nuray

Oktar, Gülşen Doğu, Timur Doğu

STA Incorporated Mesoporous Catalysts for ETBE

Synthesis

P-58 I. Cayirtepe, A. Naydenov, G. Ivanov and M.

Kantcheva New Sulfur-tolerant DeNOx Catalyst


1

ABSTRACTS


2

INVITED LECTURES


3

I-1

The Generation and Utilisation of Hydrogen Derived from Renewable

Biomaterials for the Production of Alternative Fuels

Robbie Burch

School of Chemistry and Chemical Engineering, Queen’s University Belfast, Belfast, UK.

[email protected]

The challenge to reduce the production of greenhouse gases, such as CO2, has raised

interest in the use of renewable biomaterial as an energy source. Similarly, in oil refinery

processing, the production of low sulfur diesel, and the processing of bio-oils containing

higher concentrations of oxygen, both require the use of large amounts of hydrogen in the

hydrotreating and hydroprocessing stages. Renewable biomaterials provide a sustainable

source of hydrogen.

In this presentation the two main processes for generating hydrogen from biomass –

gasification or pyrolysis – will be described and compared. Gasification produces hydrogen

directly so the catalytic challenge is to purify the hydrogen to a level suitable for further

downstream processing, either for direct use in a hydrogen fuel cell or in a combustion

device, or alternatively to use the hydrogen to manufacture liquid fuels from CO or CO2.

In the case of pyrolysis, further catalytic steam reforming is required. In the presentation the

reforming of several model compounds, including, alcohols, phenol and acids, will be

described as representative components of the oil produced by the fast pyrolysis of solid

waste biomaterial. It will be shown that platinum group metals, especially rhodium, are active

for these reactions at elevated temperatures, especially when using ceria-based oxide

supports. Results of laboratory experiments will be described which show that equipment can

be designed for the steam reforming of a real pyrolysis oil and that good yields of hydrogen

over prolonged periods of time can be achieved using monolith-supported rhodium catalysts.

Keywords: biomass conversion, hydrogen production, pyrolysis oil processing


4

I-2

Molecular Recognition in Heterogeneous Catalysis


Schuit Institute of Catalysis

Laboratory of Inorganic Chemistry and Catalysis

Eindhoven University of Technology

The Netherlands

A classical issue in heterogeneous catalysis is the dependence of selectivity or activity

on catalyst particle size. For stereochemically controlled reactions the influence of shape and

connectivity of nanoporous materials on catalytic selectivity and activity is still not well

understood.

We will address these issues using as guiding principle the concept of molecular

recognition, as proposed in molecular enzyme catalysis. We ask ourselves the question

whether there is an analogue to molecular recognition in heterogeneous catalysis. Such a

question has become useful due to advances in computational catalysis. Computational

techniques now provide transition state energies and structures of elementary chemical

reaction steps on reactive surfaces.

Using such detailed information we will give an interpretation of the three different

classes of structure sensitivity that are observed for reactions catalyzed by transition metal

particles. It will appear that reactions that show a strong increase in rate with decreasing

particle size and reactions that behave independently of particle size, are complementary.

They relate to reactions in which σ bonds are activated. The other class of reactions that show

a maximum in rate as a function of particle size relate to reactions in which π bonds are

activated.

References:

1. R.A. van Santen, Acc. Chem. Res., ASAP Article, 10.1021/ar800022m (2008).

2. R.A. van Santen, M. Neurock, Molecular Heterogeneous Catalysis, Wiley, 2008

3. E.A. Pidko, P. Mignon, P. Geerlings, R.A. Schoonheydt, R.A.van Santen, J. Phys. Chem.

112, 5510 (2008).

4. J.G.O. Ojwang, R.A. van Santen, G.J. Kramer, A.C.T.van Duin, W.A.Goddard III, J.

Chem.Phys. 128,164714 (2008).


5

I-3

Oxidative Processes over Titania Based Nanostructured Thin Films

Yurum A., Doğu D., Bayram B., Korkmaz B., Yetişemeyen P., Koç B., Çınar M.,

Bakır U., Karakaş G.

Middle East Technical University, Chemical Engineering Department, 06531 Ankara,

TURKEY

Titanium dioxide is one of the most important and most widely used semiconductor

photocatalyst due to its suitable band gap and availability. The absorption of photons that

have higher energy than the corresponding edge energy of photocatalyst, yields electron/hole

pairs. The resulting charge pairs diffuse to the catalyst surface and have high potential for

many redox reactions. Photo induced holes directly oxidize adsorbed molecules or react with

surface hydroxyl groups to produce ·OH radicals which are strong oxidizing species.

Therefore many organic compounds can be oxidized unselectively at room temperature. The

applications of photocatalytic oxidation include the mineralization of organic contaminants in

waste streams, the inactivation of microorganisms, the production of self cleaning surfaces,

the oxidation of CO and VOC in air etc. However, the oxidation activity of photocatalysts is

limited and only 10-15% of absorbed photons can be converted into free radicals. The major

limitation is caused by the charge recombination reaction of electron/hole pairs in bulk and

surface defects. There are many attempts in literature to increase the photon efficiency and the

photocatalytic oxidation activity of TiO2 can be enhanced by the addition of metals to the

structure and improving the textural properties of the catalysts. In the present study, the

photocatalytic activity of bare and metal doped TiO2 samples are characterized by phenol

oxidation in aqueous phase, methylene blue oxidation in solid phase and CO oxidation in air

and the effect of textural properties on the oxidation activity is also examined.

Keywords: Photocatalysis, oxidation, TiO2


6

I-4

Synthesis of Zeolite Nanocrystals for the Preparation of

New Catalytic Materials

Ayşe Erdem-Şenatalar

Department of Chemical Engineering, Istanbul Technical University, Maslak, 34469 Istanbul

[email protected]

Zeolite nanocrystals have received significant attention from the catalysis community

recently, primarily due to the expected positive effects of their short diffusion path lengths

and large and adjustable external surface areas on their catalytic performance. Furthermore,

zeolite nanocrystals or nanocrystal containing colloidal zeolite suspensions also allow the

preparation of structured and/or functionalized, all-zeolite or composite new ordered porous

materials. Most of these, for example, zeolite coatings on various substrates for applications

in micro-structured reactors, zeolite membranes to be used in catalytic membrane reactors,

and hierarchically structured new materials, such as guest encapsulated hollow zeolite spheres

or tubes, 3D-ordered macroporous zeolite monoliths, zoned zeolite materials, and

micro/mesoporous composite materials, all bear importance for the development of new or

improved catalytic applications. The efforts in these new directions in catalysis research will

benefit though, from a better understanding of nanozeolite crystallization, since our current

knowledge on the synthesis of zeolites in general, and zeolite nanocrystals in particular, is far

from being complete.

The strategies of applying zeolite nanocrystals for the fabrication of new catalytic

materials will be briefly reviewed initially in this talk, focusing on some exciting examples

clearly proving the potential of the application of zeolite nanocrystals in catalysis. Later,

nanozeolite synthesis will be briefly reviewed and recent data obtained in our laboratories on

nanoparticle silicalite-1 crystallization from clear solutions will be presented and discussed,

especially regarding a better control of product properties, such as the average particle size,

particle size distribution (PSD), external surface area and crystallinity of the nanozeolite

samples, which may be important for their catalytic applications.

Keywords: Zeolites, Nanocrystals, Catalysis


7

I-5

Selective Hydrogenation on Metal and Alloy Surfaces : Insights on Active

Sites and Reaction Mechanisms from DFT Calculations

Philippe Sautet

Université de Lyon, Institute of Chemistry, Ecole Normale Supérieure de Lyon and CNRS

46 Allée d’Italie, F-69364 Lyon Cedex 07, France

The nature of the surface active site, and the molecular reaction mechanisms are the

two complementary pillars of fundamental catalysis. In this lecture we will explore the duality

between these two aspects by first principle calculations. Selective hydrogenation of

unsaturated molecules will be the central theme. In a first part we will focus on acetylene

selective hydrogenation on Pd. In this case we will show, by a combination of first principles

atomistic thermodynamics and in situ techniques, that the reactant itself might modify the

surface of the catalyst, with the formation of a Pd-C phase which has strong implications on

the reactivity of the catalyst [1]. In a second part, the mechanism of the hydrogenation of

unsaturated aldehydes and butadiene will presented and we will show how modeling can

explain why Pt in not selective for that reaction, while the PtSn alloy is. [2-5].

References:

1) Detre Teschner, Zsolt Révay, János Borsodi, Michael Hävecker, Axel Knop-Gericke, Robert Schlögl, D.

Milroy, S. David Jackson, Daniel Torres, Philippe Sautet, Angew. Chem. Int. Ed. 47, 9274 (2008)

2) D. Loffreda, F. Delbecq, F. Vigne, P. Sautet, Angew. Chem. Int. Ed. 44, 5279 (2005).

3) D. Loffreda, F. Delbecq, F. Vigné and P. Sautet, J. Am. Chem. Soc. 128, 1316 (2006)

4) D. Loffreda, F. Delbecq, F. Vigne, P. Sautet, Angewandte Chemie International Edition, 48, 4978 (2009)

5) F. Delbecq, D. Loffreda, P. Sautet, J. Phys. Chem. Lett., 1, 323-326 (2010)


8

I-6

Catalytic Transformations of Woody Biomass

D.Yu. Murzin

Åbo Akademi University, Turku/Åbo, Finland,

[email protected]

Chemical treatment of wood, comprising cellulose, hemicelluloses, lignin and

biologically active extractives can have several targets. Besides delignification of the biomass

leading to cellulose and some residual hemicelluloses, which are further applied in production

of paper or board, or the derivatives of cellulose, thermal (or catalytic) treatment of biomass is

a feasible route to bio-based synthesis gas and biofuels. Unique building blocks for further

chemical synthesis can be obtained through depolymerization of wood resulting in low-

molecular-mass components. Many valuable raw materials for producing fine and specialty

chemicals can be also extracted from woody biomass. An overview of catalytic processing of

different chemical compounds, like carbohydrates, fatty acids, terpenes and lignans will be

provided.

Keywords: Lignocellulosic biomass, platform chemicals, aqueous phase reforming,

extractives


9

I-7

Nanostructured Catalysts on the Basis of Noble Metals.

Synthesis, Investigation and Application

V.I. Bukhtiyarov

Boreskov Institute of Catalysis, Lavrentieva ave. 5, Novosibirsk 630090, Russia

Fax:+7( 383)3308356,


Application of nanomaterials in catalysis has a long story and started before extensive

usage of the prefix ‘nano’. Supported metal catalysts, where nanosized noble metal (Pt, Pd,

Rh) particles have been supported on oxide matrixes, are the most evident examples which

prove the above statement. The original motivation of applying the nanosized metals in

heterogeneous catalysis was optimization of the noble metal loading due to enhancement of

the surface-to-volume ratio. However then, it has been shown that specific catalytic activity

(or turnover frequency, TOF) for some reactions can vary when the sizes of metallic particles

are reduced to nanometer scale. This phenomenon was called as size effect and the reactions,

which exhibit size effects – as structure-sensitive reactions. Practical impact of this

phenomenon leaded to extensive investigations of the size effects in many catalytic reactions.

Practical impact of this phenomenon leaded to extensive investigations of the size effects in

many catalytic reactions. It has been concluded that systematic study of the size effects and

their practical application is impossible without:

1) development of the methods for reproducible synthesis of the supported metal particles

with variation of the mean particle size in nanometer scale (1-10 nm), but with

homogeneous size distribution for each specific size;

2) application of the fool-proof methods for characterization of nanosized particles and

determination of their size distribution;

3) testing the catalytic properties and comparison of the TOF values depending on the

mean particle sizes;

4) investigation of electronic, structural and adsorption properties of the nanosized metal

particles.

The data of our recent investigations of the size effects in three heterogeneous

catalytic reactions: low temperature CO oxidation over Au/Al2O3 catalysts, methane oxidation

over Pt/Al2O3 catalysts and hydrogen electrooxidation over Pt/Sibunit catalysts, illustrate this

affirmation.

A series of supported metal catalysts with narrow particle size distributions were

prepared by deposition precipitation and chemical vapor deposition (Au/Al2O3), by incipient

wetness impregnation (Au/Al2O3, Pt/Al2O3 and Ag/Al2O3) and by redox-assisted hydrolysis at

the presence of weak reducing agent (Pt/Sibunit). The high-surface area catalysts were used

both for catalytic testing and for physical-chemical characterization with UV-Vis

spectroscopy, XRD, XPS, SAXS, EXAFS, XANES and TEM.

The author acknowledges the financial support from RFBR (08-03-01016, 09-03-

12272-ofi) and RAS (Program 27.51).


10

ORAL PRESENTATIONS


11

O-01

Hydrogen Production from Propane in Consecutive OSR and WGS

Reactors

Feyza Gökaliler, Z. İlsen Önsan, A. Erhan Aksoylu

Department of Chemical Engineering, Bogazici University, Bebek 34342, Istanbul, Turkey

[email protected]

Oxidative steam reforming performance of Pt-Ni/-Al2O3 catalyst and high

temperature water-gas shift reaction performance of Au-Re/ZrO2 catalyst were investigated in

series experiments using a configuration of two consecutive reactors. The reactant mixture

consisting of propane, oxygen, steam and inert gas was first sent to the reforming reactor

which was kept at three different reforming temperatures, and the effluent gas was transferred

directly to water-gas shift reactor without any reactant addition and/or removal. Reforming

experiments were carried out at 400-450-500 °C while the water-gas shift reaction was

conducted at 250-300-350°C, and various combinations of reactor temperatures were tested.

The Pt-Ni/-Al2O3 reforming catalyst was reduced for 7 hours whereas the Au-Re/ZrO2

water-gas shift catalyst was reduced for 1 hour. The catalyst sample weights were kept

constant at 15 mg in each reactor in order to make the assumption of constant space velocity

for both reactors. For all sets investigated, a 100% propane conversion was obtained. For the

same feed composition, an increase in reforming temperature resulted in elevated hydrogen

and carbon monoxide production rates. Furthermore, higher H2/CO production ratios were

obtained at lower reforming temperatures; for instance, a ratio of around 30 at 500°C was

increased up to 55 at 400°C. A comparison made between the inlet and outlet compositions of

the water-gas shift reactor revealed that the Au-Re/ZrO2 catalyst can decrease the carbon

monoxide level up to 75%.

Keywords: Oxidative steam reforming, water-gas shift reaction, series experiments


12

O-01

Ardışık Oksidatif Buharla Reformalama ve Gaz-Buhar Geçişi

Reaktörlerinde Propandan Hidrojen Üretimi

Feyza Gökaliler, Z. İlsen Önsan, A. Erhan Aksoylu

Boğaziçi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü, Bebek 34342, Istanbul, Türkiye

[email protected]

Pt-Ni/-Al2O3 katalizörünün oksidatif buharla reformlama (OSR) ve Au-Re/ZrO2

katalizörünün yüksek sıcaklık gaz-buhar geçişi (WGS) reaksiyonlarındaki performansları

ardışık iki reaktörde seri deneylerle incelenmiştir. Propan, oksijen, su buharı ve azot

gazlarından oluşan karışım önce OSR reaktörüne gönderilmiş, bu reaktörden çıkan gaz

karışımı herhangi bir gaz eklemesi ve/ya eksiltilmesi yapılmadan doğrudan WGS reaktörüne

aktarılmıştır. OSR reaktöründe 400, 450 ve 500 °C, WGS reaktöründe ise 250, 300 ve 350°C

sıcaklık seviyeleri kullanılmıştır. Her iki reaktörde de taze indirgenmiş 150 mg katalizör

kullanılmıştır. Bütün deneylerde %100 propan çevrimi elde edilmiştir. OSR sıcaklığındaki

artış daha fazla hidrojen ve karbon monoksit üretimine sebep olmuştur. Ancak, daha yüksek

H2/CO üretimi oranlarına daha düşük sıcaklıklarda ulaşılmıştır. Örneğin, 500°C de 30 olarak

hesaplanan bu oran 400°C de 55 e kadar çıkmıştır. WGS reaktörünün giriş ve çıkış

kompozisyonları incelendiği zaman Au-Re/ZrO2 katalizörünün karbon monoksit seviyesini

%75 oranında düşürebildiği tesbit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Oksidatif buharla reformlama, gaz-buhar geçişi, seri deneyler


13

O-02

Application of Multiple Graphene Layers as Catalyst Support Material

in Fuel Cells

Burcu Saner and Yuda Yürüm

Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University Orhanli, Tuzla, Istanbul

34956, Turkey

Corresponding Author: [email protected]

The fuel cell electrode layer is a significant part of a fuel cell. The electrode layer is

composed of the catalyst and porous electrode or gas diffusion layer. Catalyst has critical

importance due to the influence on the cost and durability of fuel cells. The production of

novel catalyst support materials could open up new ways in order to ensure the catalytic

activity by lowering the amount of catalyst loaded. At this point, utilization of multiple

graphene layers as catalyst support material increase thermal and electronic conductivities of

the membrane electrolyte in fuel cells. Graphene is the flat monolayer of carbon atoms in sp2

hybridization and it has exceptional electronic conductivity, high chemical and mechanical

stability, and high surface area. In the present work, we propose an enhanced, safer and mild

technique for the separation of graphene layers from graphite to be used in the production of

low-cost and durable catalyst support for polymer electrolyte membrane fuel cells. All

samples were characterized in details by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray

Diffraction (XRD), Thermal Gravimetric Analyzer (TGA), Atomic Force Microscope (AFM)

and Raman Spectroscopy.

Keywords: Graphene, Catalyst support, Fuel cell


14

O-02

Yakıt Pillerinde Çok Katlı Grafen Tabakalarının Katalizör Destek

Malzemesi Olarak Kullanımı

Burcu Saner and Yuda Yürüm

Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Sabancı Üniversitesi, Orhanlı, Tuzla, İstanbul

34956, Türkiye

İlgili kişi: [email protected]

Elektrot tabakası yakıt pilinin önemli bir parçasıdır. Elektrot tabakası, katalizör ve

gözenekli elektrot yada gaz difüzyon tabakasından oluşmaktadır. Katalizör, yakıt pillerinin

fiyatına ve dayanıklılığına etkisi bakımında önem teşkil etmektedir. Farklı katalizör destek

malzemlerinin üretimi, yüklenen düşük miktardaki katalizörler ile yüksek katalitik performans

sağlaması bakımından yeni bir yol açacaktır. Bu noktada, çok katlı grafen tabakalarının

katalizör destek malzemesi olarak kullanımı, yakıt pillerindeki membran elektrolitinin termal

ve elektronik iletkenliklerini arttıracaktır. Grafen, karbon atomlarının sp2 melezleşmesi

sonucunda oluşmuş iki boyutlu planar yapıdır ve olağanüstü elektronik iletkenliği, yüksek

kimyasal ve mekanik dayanıklığı ve yüksek yüzey alanı olan bir malzemedir. Sunulan

çalışmada, polimer elektrolit membran yakıt pillerinde kullanılmak üzere düşük fiyatta ve

dayanıklı katalizör destek malzemesi üretmek için grafitten grafin tabakalarının elde

edilmesini sağlayan gelişmiş, güvenli ve ılımlı bir teknik önermekteyiz. Üretilen

malzemelerin, Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), X-ışınları difraktometresi (XRD),

Termal Gravimetrik Analiz (TGA), Atomik Kuvvet Cihazı (AFM) ve Raman spektroskopisi

ile detaylı karakterizasyonu yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Grafen, Katalizör destek, Yakıt pili


15

O-03

Influence of Surface FeOx Domains On the NOx Storage Mechanism

of NSR Catalysts

E. Kayhan a, S. M. Andonovaa , G. S. Şentürka ve E. Özensoy a,b

aDepartment of Chemistry, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey bInstitute of Materials and Nanotechnology, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey

Corresponding author ([email protected])

FeOx promoted NOx storage materials were synthesized and characterized. Structural

properties of the synthesized NOx storage materials were investigated via TEM, EELS, SEM,

EDX, BET, XRD and Raman techniques. In addition, in-situ NO2 adsorption studies were

performed using FTIR and TPD. The structural knowledge regarding the synthesized NOx

storage materials is combined with the catalytic function information obtained from the in-situ

FTIR and TPD results in order to provide a detailed understanding of the NOx storage

mechanism of the FeOx/BaO/Al2O3 system. Influence of the relative Fe and Ba loadings

present in the NOx storage materials, on the NOx uptake capacity was also investigated.

This work is supported by the Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK)

(Project Code: 107Y115) and European Union FP 7 (Proje Kodu: UNAM-Regpot 203953).

References:

[1] Kayhan, E.; Andonova, S. M.; Şentürk, G. S., Chusuei, C. C.; Ozensoy, E,

J. Phys. Chem. C, 2009, available on line 10.1021/jp907982q.

Keywords: NSR, NOx, BaO, NOx storage, DeNOx


16

O-03

Yüzey FeOx Türlerinin NSR Katalizörlerinin NOx Depolama

Mekanizmalarına Etkileri

E. Kayhan a, S. M. Andonovaa , G. S. Şentürka ve E. Özensoy a,b

aKimya Bölümü, Bilkent Üniversitesi, 06800 Ankara, Türkiye bMalzeme ve Nanoteknoloji Enstitüsü, Bilkent Üniversitesi, 06800 Ankara, Türkiye

İlgili yazar ([email protected])

FeOx ile zenginleştirilmiş, FeOx/BaO/Al2O3 yapısındaki yeni NOx depolama

malzemeleri sentezlenmiştir. Sentezlenen NOx depolama malzemelerinin yapısal özellikleri

TEM, EELS, SEM, EDX, BET, XRD, ve Raman yöntemleri ile detaylı olarak incelenmiştir.

Elde edilen bu yapısal bilgilere ek olarak in-situ NO2 adsorpsiyon deneylerinin yapıldığı FTIR

ve TPD çalışmalarının sonunda, FeOx birimlerinin sebep olduğu yapısal değişikliklerin, NOx

depolama mekanizmasında oluşturduğu değişiklikler ortaya koyulmuştur. Bu sayede yeni

yapı-katalitik işlev ilişkileri ortaya çıkarılmıştır. NOx depolama kapasitesinin, depolama

malzemesindeki BaO ve FeOx bileşenlerinin miktarlarına göre nasıl değiştiği de detaylı olarak

incelenmiştir.

Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) (Proje Kodu:

107Y115), Avrupa Birliği FP 7 (Proje Kodu: UNAM-Regpot 203953) tarafından

desteklenmiştir.

Referanslar:

[1] Kayhan, E.; Andonova, S. M.; Şentürk, G. S., Chusuei, C. C.; Ozensoy, E,

J. Phys. Chem. C, 2009, available on line 10.1021/jp907982q.

Anahtar Kelimeler: NSR, NOx, baryum oksit,


17

O-04

A 5 kWt Catalytic Burner for Low Temperature Fuel Cells: Effect of Fuel

Type, Fuel Content and Fuel Loads on the Capacity of the Catalytic Burner

A. Sarioglan, Ö. Can Korkmaz, A. Kaytaz, E. Akar, F. Akgün

TÜBİTAK Marmara Research Center, Energy Institute, P.O.21, Gebze/KOCAELİ

[email protected]

For low temperature fuel cell systems (PEMFC) integrated with fuel processors, the

calorific value of reformate gases released during the start-up phase and the anode off gases

released during the operation mode must be recovered. Therefore, an appropriate exhaust after

treatment system, namely a post combustion system, has crucial importance for PEMFC

systems. Utilization of homogeneous combustion suffers from high emissions of CO, NOx

and unburned hydrocarbons due to the high temperatures required to achieve complete

combustion. Moreover, homogeneous combustion of hydrogen mixtures is still a challenging

topic. Catalytic combustion is a promising alternative regarding its total oxidation capability

of low calorific value gases at low temperatures, thereby reducing environmentally hazardous

emissions. The aim of the study is to develop an after treatment system using a catalytic

burner with a nominal capacity of 5 kWt, which is adaptive to changing fuel cell capacities.

Fuel type, fuel proportions and fuel loads are important parameters determining the operating

window of the catalytic burner. Precious metal based catalysts, as proved to be the most

active catalysts for the oxidation of hydrocarbons, can withstand temperatures of about 800

°C without exhibiting a rapid deactivation. This is the main barrier dictating the operating

window and thereby determining the capacity of the burner. In this work, 1.5 % natural gas

(NG) alone was found to be the upper limit to control the catalyst bed temperature below 800

°C. If the hydrogen was catalytically burned alone, hydrogen can be catalyticall burnt up to

7% without deactivation of the catalysts but above that percentage, homogeneous combustion

is triggered leading to the bed temperatures of above 800°C. In the case of catalytic

combustion of hydrogen-NG mixture, 7% of hydrogen with NG of up to 0.6% could be totally

oxidized below 800 °C. Within the experimented ranges of fuel loads, between 2.5 kWt and

5.5 kWt, the temperature of the catalyst bed was seen to increase with increasing the load at

constant fuel proportions.

Keywords: Catalytic combustion, PEM fuel cell, fuel processor, hydrogen, fuel type and load


18

O-04

Düşük Sıcaklık Yakıt Pilleri İçin 5 kWt Katalitik Yakıcı: Katalitik

Yakıcının Kapasitesi Üzerine Yakıt Tipinin, Yakıt İçeriğinin ve Yakıt

Yükünün Etkisi

A. Sarioglan, Ö. Can Korkmaz, A. Kaytaz, E. Akar, F. Akgün

TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi, Enerji Ensitüsü, P.K.21, Gebze/KOCAELİ

[email protected]

Yakıt işleme ünitesi ile entegre edilen düşük sıcaklık yakıt pili sistemlerinde

(PEMYP), sistemin devreye alınması sırasında açığa çıkan reformer gazının ve operasyon

modunda yakıt pili anot gazının kalorifik değerlerinin geri kazanılması gerekmektedir. Bu

yüzden, PEMYP sistemleri için uygun bir egzost gazı son işlem sisteminin, bir diğer değişle

son yakma sisteminin, geliştirilmesi son derece önemlidir. Homojen yanmada, tam yanmanın

gerçekleşmesi için yüksek sıcaklıklar gerektiğinden, CO, NOx ve eser miktarda yanmamış

hidrokarbon emisyonları açığa çıkabilmektedir. Ayrıca hidrojen karışımlarının homojen

yanması hala üzerinde çalışılan problemli bir konudur. Katalitik yanma, düşük kalorifik

değere sahip gazların 800°C’nin altında tamamen okside edilebildiği ve emisyonlar açısından

da avantajlar sunan önemli bir alternatiftir. Çalışmanın amacı, yakıt pili kapasite

değişimlerine cevap verebilen ve ortalama kapasitesi 5 kWt olan katalitik bir yakıcı

geliştirmektir. Yakıt tipi, yakıt oranları ve yakıt yükleri, katalitik yakıcının operasyon

penceresini belirleyen önemli parametrelerdir. En etkin hidrokarbon oksidasyon katalizörleri

olarak bilinen değerli metal katalizörleri, hızlı bir aktivasyon kaybı yaşanmaksızın yaklaşık

800°C sıcaklıklara kadar aktivitesini koruyabilmektedir. Maksimum 800°C’lik çalışma

sıcaklığı, yakıcı çalışma penceresini ve dolayısıyla yakıcı kapasitesini belirleyen önemli bir

bariyerdir. Çalışmalarda, katalitik yatak sıcaklığının 800°C’nin altında tutulabilmesi için yakıt

yüzdesi üst sınırı doğal gaz (DG) için %1.5 olarak bulunmuştur. Yalnızca hidrojen katalitik

olarak yakıldığında ise %7 hidrojen oranına kadar katalizör aktivasyon kaybı yaşanmaksızın

katalitik yanma gerçekleşmektedir. Bu değerin üzerindeki yüzdelerde ise, artan yatak

sıcaklıkları ile birlikte katalitik yanmadan homojen yanmaya geçiş olduğundan, 800°C’nin

üzerine çıkılmaktadır. Hidrojen-DG karışımının katalitik yanmasında da, %7 hidrojen ile

birlikte %0.6’a kadar DG içeren karışımlarda katalitik yanma 800°C’nin altında

gerçekleşmektedir. Denenen yakıt yükleri aralığında (2.5 kWt ve 5.5 kWt) katalitik yatak

sıcaklığının, sabit yakıt oranlarında, artan yük ile birlikte arttığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Katalitik yanma, PEM yakıt pili, yakıt işleme, hidrojen, yakıt tipi ve

yükü


19

O-05

Computational Analysis of Structure and Activity Relationship for CO

Oxidation over Gold Catalysts

Tuğba Davran-Candan, M. Erdem Günay, Ramazan Yıldırım

Department of Chemical Engineering, Boğaziçi University, 34342 Istanbul, Turkey

Corresponding Author: E.mail: [email protected]

Catalyst design still involves tedious, expensive and time consuming experiments

even though the experimental tools are getting more sophisticated everyday. On the other

hand, it is evident that catalyst preparation variables affect the catalytic activity through

physical and chemical properties of the catalyst. Then if the effects of preparation variables

on physical-chemical properties and the effects of physical-chemical properties on the

catalytic activity are known, it would be easier to improve the catalyst. An analogy can be

established with computational catalysis easily: It is known that some user defined variables

(such as cluster size, charge, etc) are effective in determination of catalytic performance and

structural properties. Then if we correlate the user defined input variables to computationally

determined structural properties and the structural properties to catalytic performance

(adsorption and reaction energies mostly) in a more systematic manner, we can better predict

and explain the effects of various factors on the catalytic performance.

This work aims to demonstrate that the structure and activity relationship for CO

adsorption over gold nanoparticles can be established using Density Functional Theory (DFT)

and artificial neural networks (ANN) as a part of ongoing studies related to CO oxidation over

gold catalysts. Gold clusters (Aun) in the size range of n= 2-10 were taken as model catalysts.

The optimum structures for the anionic, neutral and cationic clusters were determined first,

using DFT. Structural properties such as binding energy, HOMO-LUMO gap, ionization

potential and electron affinity of the clusters as well as CO adsorption energies were

calculated using the same method, subsequently. Then artificial neural networks were

successfully constructed in order to establish the relationship between the input variables and

the structural properties, as well as the structural properties and the adsorption energies.

Keywords: Structure- activity relationship, DFT, artificial neural networks


20

O-05

Altın Katalizörleri Üzerinde CO Oksidasyon Reaksiyonu Için Yapı-Aktivite

Ilişkisinin Hesaplamalı Analizi

Tuğba Davran-Candan, M. Erdem Günay, Ramazan Yıldırım

Kimya Mühendisliği Bölümü, Boğaziçi Üniversitesi, 34342 İstanbul, Türkiye

E.posta: [email protected]

Deneysel alet ve tekniklerin her geçen gün daha da geliştiği günümüzde katalizör

dizaynı hala oldukça pahalı ve zaman alıcı deneyler içermektedir. Diğer yandan, katalizör

hazırlanmasıyla ilgili parametrelerin katalizöre ait fiziksel ve kimyasal bazı özellikleri

etkilemek suretiyle katalitik aktivite üzerinde etkili olduğu açıktır. Bu durumda katalizör

hazırlanmasıyla ilgili parametrelerin fiziksel-kimyasal özellikler üzerindeki etkisi ve fiziksel-

kimyasal özelliklerin katalitik performans üzerindeki etkisi bilinirse, katalizör geliştirilmesi

çok daha kolay olacaktır. Bu noktada teorik çalışmalarla bir paralellik kurulabilir. Kümecik

büyüklüğü, yükü,…vs. gibi kullanıcı tarafından tanımlanan bazı parametrelerin adsorpsiyon

enerjisi ve yapısal özellikler üzerinde etkili olduğu bilinmektedir. O zaman, kümecik

büyüklüğü, yükü,…vs. gibi özelliklerle yapısal özellikler arasında ve yapısal özelliklerle

katalitik aktivite arasında bir korelasyon kurulabilirse, katalitik performans üzerinde etken

olan faktörleri daha iyi tahmin edebiliriz.

Bu çalışma, DFT ve yapay sinir ağları yöntemleriyle altın parçacıkları üzerinde CO

adsorpsiyonu için yapı-aktivite ilişkisi kurulmasını amaçlamaktadır. 2 ila 10 altın atomu

içeren kümecikler model katalizör olarak kullanılmıştır. Önce, kuantum mekanik yöntemler

kullanılarak -1, 0 ve +1 yüklü kümecikler için optimum geometriler belirlenmiştir. Daha

sonra, kümeciklere ait CO adsorpsiyon enerjileriyle bazı yapısal özellikler hesaplanmıştır.

Son olarak, yapay sinir ağları yöntemi kullanılarak kullanıcı tarafından tanımlanan

özelliklerle kümeciğin yapısal özellikleri arasında ve kümeciğin yapısal özellikleriyle

adsorpsiyon enerjileri arasında korelasyon kurulmaya çalışılmış ve oldukça yüksek başarı elde

edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Yapı-aktivite ilişkisi, DFT, Yapay sinir ağları


21

O-06

Catalyst Discovery for Propylene Epoxidation Using Combinatorial and

High Throughput Testing Techniques

Derya Düzenlia,, Erol Şekerb, Selim Senkanc, Işık Önala

a Middle East Technical University, Ankara, 06531, Turkey b İzmir Institute of Technology, Izmir, 34430, Turkey

c University of California Los Angeles, California, USA

[email protected]

The objective of this work is to discover and develop novel, active and selective

catalysts for direct epoxidation of propylene with oxygen by use of combinatorial catalyst

preparation and testing techniques. The single (alumina, silica, titanium) and mixed oxide

supported different metallic and bimetallic (Ag, Cu, Mn, Mo) catalysts were prepared using a

single step fast sol-gel approach (i.e. metal salts were added during sol stage). Some catalysts

were also prepared by incipient wetness method. All the catalysts containing 0 to 20 wt.%

metals were synthesized with a combinatorial synthesis setup with and without metal

modification. The effects of metal loading, support type, reaction temperature, ratio of

reactant gases and the type of modifier on propylene conversion and selectivity to propylene

oxide (PO) were examined using a 20 array channeled high throughput microreactor under

different feed streams, temperatures and a space velocity of 20 000 h-1. Data analysis was

carried out by Micro-GC (CP-4900) equipped with a thermal conductivity detector (TCD)

with deactivated capillary column.

Among all the catalysts, low (SiO2) and high (m-SiO2) surface area silica supported

copper catalysts showed the highest activity and selectivity. The modification of these

catalysts enhanced the catalytic performance and potassium was determined as the best

modifier among various metal ions. The highest PO yield was obtained as 0.59% over m-SiO2

supported catalysts with Cu content of 3wt.% and K modifier of 2.25 wt.%. An increase in K

amount caused continuous decrease in conversion with a slight increase in PO selectivity.

Generally for all catalysts the optimum K/Cu ratio was determined as 0.75 in agreement with

literature data.

Keywords: Propylene oxide, Epoxidation, Sol-gel, High-Throughput


22

O-06

Propilen Epoksidasyonu İçin Kombinatoryal ve Hızlı Katalitik Test

Metodunu Kullanarak Yeni Katalizör Keşfi

Derya Düzenlia, Erol Şekerb, Selim Senkanc, Işık Önala

a Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 06531, Türkiye b İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, İzmir, 34430, Türkiye c University of California Los Angeles, California, ABD

[email protected]

Bu çalışmanın amacı, kombinatoryal katalizör hazırlama ve katalitik test yöntemini

kullanarak propilenden epoksidasyon reaksiyonuyla direkt propilen oksit (PO) üretiminde

yeni, aktif ve seçici katalizör adaylarını keşfetmek ve geliştirmektir. Çalışmada tekli (alumina,

silika, titanyum) ve ikili oksitli destek maddeleri üzerine farklı tekli ve ikili metaller (Ag, Cu,

Mn, Mo) tek basamaklı sol-jel ve emdirme yöntemiyle yüklenmiştir. Ağarlıkça % 0-20

oranında metal ve farklı oranlarda modifiye madde içeren katalizörler aynı anda çok sayıda

katalizör sentezlenmesine olanak sağlayan sistemde hazırlanmıştır. Propilen dönüşümü ve PO

seçiciliği üzerine yüklenen metal oranı, destek maddesi türü, reaksiyon sıcaklığı, reaktant gaz

oranı (C3H6/O2) ve modifiye madde türünün etkisi, içinde 20 reaktör bulunan ve hızlı katalitik

test taraması yapılabilen mikroreaktörde, 20 000 saat-1 gas akış hızında test edilmiştir.

Katalitik testler deaktive edilmiş kolonda TCD’li Micro-GC (CP-4900) ile

gerçekleştirilmiştir.

Hazırlanan katalizör adayları arasında en iyi sonuçlar yüksek (m-SiO2) ve düşük

(SiO2) yüzey alanlı silika destek maddesi üzerine yüklenmiş bakır (Cu) katalizörleri için elde

edilmiştir. Bu katalizörlerin farklı metallerler modifiye edilmesiyle katalitik aktiviteleri

yükselmiş, en etkin modifiye madde olarak potasyum (K) belirlenmiştir. PO verimi, m-SiO2

destek maddesi üzerine yüklenmiş %3 Cu ve %2.25 K içeren katalizör için %0.59’e ulaşmış,

en uygun modifiye madde/metal oranı 0.75 olarak belirlenmiştir. Elde edilen bu sonuçlar

literatürde belirtilen sonuçlarla uyumludur.

Anahtar Kelimeler: Propilen oksit, Epoksidasyon, Sol-jel, Hızlı test


23

O-07

Genesis And Structure Of Tungstated Zirconias Prepared By Peroxo Route

Margarita Kantcheva, Cevryie Koz

Department of Chemistry, Bilkent University, 06800 Bilkent, Ankara, Turkey

E-mail: margi@fen. Bilkent.edu.tr

Two series of WOx/ZrO2 samples are prepared by equilibrium adsorption from H2O2

solutions at pH 1.8 containing two different precursor anions, [W2O3(O2)4(H2O)2]2− and

[H2W12O40]6−. The starting material is amorphous zirconium oxyhydroxide. The maximum W

densities obtained are larger than that reported in the literature for systems synthesized by the

same method using aqueous non-peroxide solutions. In the case of the metatungstate

precursor, this increase is attributed to the generation of additional anchoring sites by

interaction between the amorphous support and H2O2. The high uptake achieved when the

peroxo complex is used as a precursor is a result of both the ZrOx(OH)4-2x – H2O2 interaction

and low nuclearity of the adsorbing anion. The materials are characterized by XRD, DR-UV-

vis, Micro-Raman and FT-IR spectroscopy. The surface acidities of samples with identical W

loading prepared by equilibrium adsorption from the [H2W12O40]6− H2O2 system and by

impregnation with aqueous solution of ammonium metatungstate are investigated by FT-IR

spectroscopy of CO adsorbed at 80 K.

Keywords: WOx/ZrO2, H2O2 precursor solutions, equilibrium adsorption, Raman, in situ FT-

IR characterization, CO adsorption


24

O-07

Perokso Öncülleri ile Hazırlanan

Yeni Tungsten Oksit-Zirkonyum Oksit Malzemelerin

Yapısı

Margarita Kantcheva, Cevryie Koz

Bilkent Üniversitesi,Kimya Bölümü, 06800 Bilkent, Ankara, Türkiye

E-mail: margi@fen. Bilkent.edu.tr

Farklı iki türdeki öncül (W2O3(O2)4(H2O)2]2− ve H2W12O40

6− ) iyonların, H2O2

çözeltilerinin (pH= 1.8) çöktürülmesi sonucu, iki ayrı WOx/ZrO2 malzemesi sentezlenmiştir.

Bu sentez yönteminin sonucunda oluşan başlangıç malzemesinin amorf yapıdaki

zirkonyumoksihidroksit olduğu saptanmıştır. Kullanılan bu yeni yöntem sonucu elde edilen

malzemelerdeki W içeriğinin, literatürde peroksit içermeyen diğer yöntemlerle elde edilen

benzer malzemelere göre, çok daha yüksek olduğu gözlenmiştir. Metatungstat öncülünün

kullanıldığı sentez patikası ile elde edilen malzemedeki yüksek W içeriğinin, amorf destek

malzemesi ve H2O2’nin etkileşimi sonucu oluşan yeni bağlanma noktaları olduğu

düşünülmektedir. Benzer şekilde, perokso kompleksinin öncül olarak kullanıldığı sentez

patikasında da, ZrOx(OH)4-2x – H2O2 etkileşiminin, W için yeni ve etkin bağlanma noktaları

oluşturmaktadır. Her iki yöntemle sentezlenen malzemeler XRD, DR-UV-vis, Micro-Raman

and FT-IR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir. Ayrıca, eşdeğer W yüklemesi kullanılarak

iki farklı yöntem ile hazırlanan malzemelerin yüzey asitlikleri, FTIR ile ve 80 K’de

gerçekleştirilen CO adsorpsiyon deneyleri sonucunda incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: WOx/ZrO2, H2O2 öncül çözeltiler, denge adsorpsiyon, Raman, in situ

FT-IR karakterizasyonu, CO adsorpsiyonu.


25

O-08

Enhanced Photocatalytic Oxidation of As3+ Using Titania Nanoparticles for

Arsenic Removal From Water

Z. Özlem Kocabas and Yuda Yürüm

Faculty of Natural Science and Engineering, Sabanci University, Orhanlı 34956 Tuzla,

Istanbul/Turkey

[email protected]

Excessively high arsenic concentration in natural water and industrial wastewater is

now a threatening problem for many countries especially Bangladesh, India, Germany, China

and Turkey [1]. Titanium dioxide, a well-known adsorbent material, has been extensively

tested for arsenic removal from water. However, arsenate ions (As5+) adsorbs more strongly

onto the solid phase of adsorbent than arsenite ions (As3+). Therefore, the effectiveness of

TiO2 nanoparticles in removing As3+ species from water have been enhanced by the

photocatalytic oxidation in the presence of oxygen in ultraviolet (UV) light. In the present

study, the photocatalytic oxidation of As3+ to As5+ is investigated in UV-illuminated TiO2.

Batch adsorption experiment was carried out to analyze removal capacity of the TiO2

nanoparticles with and without presence of photocatalytic oxidation reaction and the

adsorption isotherms were obtained.

Keywords: Arsenic; Photocatalytic oxidation; Adsorption; Titanium dioxide nanoparticles

[1] D. Mohan, C.U. Pittman Jr, Arsenic, Journal of Hazardous Materials, vol.142, 2007, 1–

53.


26

O-08

Titanyum Dioksit Nano partikülerine Geliştirilmiş Fotokatalitik

Oksidasyon Uygulanarak As3+ İyonlarının Sudan Ayrıştırılması

Z. Özlem Kocabas and Yuda Yürüm

Sabancı Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Orhanlı 34956 Tuzla, İstanbul/Türkiye

[email protected]

Doğal su kaynaklarında ve sanayi atık sularında yoğun miktarda bulunan arsenik

konsantrasyonu Bangladesh, Hindistan, Almanya, Çin ve Türkiye gibi birçok ülke için önemli

bir sorun haline gelmiştir. Ayrıştırma sürecinde oldukça iyi bilinen adsorban malzemesi olan

titanium dioksit sudan arsenik ayrıştırmasında yaygın bir biçimde test edilmiştir. Fakat arsenat

iyonları (As5+), arsenit iyonlarına (As3+) göre katı fazdaki adsorben üzerine daha güçlü bir

şekilde tutunmaktadır. Fotokatalitik oksidasyonu ile ultraviole ışık kullanılması, TiO2 nano

partiküllerinin sudaki As3+ iyonlarını ayrıştırmasındaki etkinliğini artırmıştır. Yapılan çalışma

ile As3+ ve As5+ iyonlarının ultraviolet ile ışıtılan TiO2’deki fotokatalitik oksidasyonu

incelenmiştir. TiO2 nano partiküllerinin fotokatalitik oksidasyon ile ve fotokatalitik

oksidasyon olmaksızın ayrıştırma kapasitelerinin saptanması için yığın tutunma deneyleri

yapılmış ve tutunma izotermleri elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Arsenik; Fotokatalatik oksidasyon; Tutunma; TiO2 nano partikülleri

[1] D. Mohan, C.U. Pittman Jr, Arsenic, Journal of Hazardous Materials, vol.142, 2007, 1–

53.


27

O-09

TiO2-Carbon Nanotube Structures for Electrocatalysis

Hilal Kivraka, Hermann Tempelb, Sadig Kuliyevc, J. Jorg Schneiderb, Deniz Unera

aChemical Engineering, Middle East Technical University, Ankara 06531 Turkey bFachbereich Chemie, Eduard-Zintl-Institut fur Anorganische und Physikalische Chemie,

Technische Universitat Darmstadt,64287 Darmstadt, Germany cVestel Defence Industry, Ankara, 06450 Turkey

TiO2/CNTs are promising materials for proton coupled electron transfer reaction

systems due to the fact that hydrogen adsorption capacity of CNTs are very high and high

metal dispersions could be achieved on CNTs because of their high surface areas. In this

work, CNT and TiO2/CNT were synthesized by template synthesis method as powder to

explore their potential for hydrogen fuel cells. For this purpose, first, PAOX membranes were

prepared by two step anodization method at 20 V constant potential in 10% H2SO4 solution.

CNT-PAOX membranes were prepared via non-catalytic method by chemical vapor

deposition (CVD) at 700oC under propylene and argon flow on PAOX membrane to obtain

aligned catalyst free CNTs embedded in an alumina. Scanning Electron Microscopy (SEM)

measurements and proton conductivity measurements were performed on these membranes.

SEM measurements on the PAOX and CNT-PAOX membrane showed that PAOX

membranes had 20 to 30 nm pore size and the CNTs formed on the PAOX template. Proton

conductivity measurements of these membranes were achieved by a simple potentiometer in

glass cell containing sulfuric acid solution having 0.1 N concentration at one side and on the

other side 0.01 N. During proton conductivity measurements, potential difference for PAOX

membrane was measured as 5 mV while it started from nearly 300 mV for CNT-PAOX

composite, indicating that this membrane have higher proton conductivity than PAOX

membrane. In the second part of this study, TiO2 deposition was done on CNTs by CVD, after

etching CNT-PAOX membrane in HF solution, at 500°C with tetraisopropoxide titanium as precursor.

For powder TiO2/CNTs, SEM images showed that TiO2 particles formed on the CNTs.

Hydrogen chemisorption measurements and hydrogen electro-oxidation measurements on

TiO2/CNT will be presented. Performance of TiO2 as an anode catalyst in comparison to Pt

will be explored.

Acknowledgements: This work was mutually supported by TUBITAK and BMBF through

the INTEN-C program.

Keywords: TiO2/CNTs, template synthesis method, hydrogen chemisorption, hydrogen fuel

cell


28

O-09

TiO2-Karbon Nanotüplerin Elektrokatalizör Olarak Kullanılması

Hilal Kivraka, Hermann Tempelb, Sadig Kuliyevc, J. Jorg Schneiderb, Deniz Unera

aOrta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bolumu, Ankara 06531 Türkiye bFachbereich Chemie, Eduard-Zintl-Institut fur Anorganische und Physikalische Chemie,

Technische Universitat Darmstadt,64287 Darmstadt, Almanya cVestel Savunma Sanayi, Ankara, 06450 Türkiye

Yüksek hidrojen adsorplanma kapasitesi ve karbon nanotüplerin (KNT) geniş yüzey

alanlarının yüksek metal dağılımlarına izin vermesinden dolayı TiO2/KNT proton eşlenik

elektron transfer sistemleri için iyi bir malzemedir. Ayrıca KNT düzenli yapıları yakıt

pillerinde elektrokimyasal aktiviteyi ve proton geçirgenliğini artırabilir. Bu çalışmada KNT,

TiO2/KNT ve TiO2 nanotüpler gözenekli Alüminyum oksit üzerinde kimyasal buhar kaplama

yöntemi ile 700 C da propilen ve argon gazı altında hazırlanmıştır. İlk olarak, gözenekli

alüminyum oksit membran iki basamaklı anodizasyon yöntemi 20 V sabit potansiyelde 10%

H2SO4 çözeltisi içinde hazırlanmıştır. Taramalı elektron mikroskopu ölçümleri ve proton

geçirgenliği ölçümleri bu membranlar üzerinde gerçekleştirilmiştir. Taramalı elektron

mikroskobu sonuçlarına göre 20-30 m büyüklüğünde gözeneklere sahip olan gözenekli

alüminyum oksit membranlar hazırlanmış ve bu membranlar üzerinde karbon nanotüpler

başarı ile sentezlenmiştir. Proton geçirgenlik ölçümleri ise basit bir potansiyel ölçüm cihazı

yardımı ile bir tarafta 0,1 N ve bir tarafta 0.01 N sülfürik asit bulunduran cam bir aparatın

ortasına yerleştirilerek zamanla potansiyel değişimi ölçülmüştür. Proton geçirgenlik

ölçümlerine göre karbon nanotüp kaplı membranın gözenekli alüminyum oksit membran göre

daha iletken olduğu görülmüştür. İkinci olarak karbon nanotüp kaplı alüminyum oksit

membran TiO2 ile kaplanarak HF içinde çözündürülerek alüminyum oksit tabaka

uzaklaştırılmıştır ve toz halinde katalizör parçacıkları elde edilmiştir. Taramalı elektron

mikroskobu sonuçları TiO2nin karbon nanotüpleri üzerinde parçacıklar halinde oluştuğunu

göstermiştir. Bu katalizör üzerinde ölçülen kimyasal hidrojen adsorplanması sonuçları ve

hidrojen elektro-oksitlenmesi sonuçları kongrede sunulacaktır.

Teşekkür: Bu proje INTEN-C programı aracılığı ile TÜBİTAK ve BMBF tarafından

karşılıklı olarak desteklenmektedir.

Anahtar Kelimler: TiO2 karbon nanotüpler, kimyasal hidrojen adsorplanması, hidrojen yakıt

pilleri


29

O-10

Synthesis And Characterization of Nickel Based Catalysts For Methane

Partial Oxidation Reaction

Hasan Özdemir, M.A. Faruk Öksüzömer, S.Naci Koç, M.A. Gürkaynak

Department of Chemical Engineering, Istanbul University, 34320 Avcılar, Istanbul, Turkey

Hydrogen, which can be used in many fields without polluting the environment, is

thought to be the cleanest fuel source of 21th century. Steam-hydrocarbon reforming is the

major hydrogen production process today. However, this process has many disadvantages like

high energy demand and complicated equipment design etc. For this reason, there have been

many researches to develop alternative processes for several decades and catalytic partial

oxidation has come forth as a good alternative.

Researchers have tested many catalysts for partial oxidation of methane and have seen

that noble based metals catalysts (Rh, Pt, Ru, Ir) and nickel (Ni) and cobalt (Co) based

catalysts are active and selective for this reaction. Although, noble metal based catalysts are

stable and active, because of their high cost and low availability, the best alternative have

thought to be nickel based catalysts. But these catalysts have disadvantages like sintering,

coking and phase transformation.

(a) (b) (c) (d) (e)

Figure 1. TEM images of the prepared catalysts

(a- Ni/γ-Al2O3 b- Ni/MgO/γ-Al2O3 c- Ni/ MgAl2O4 d- Ni/ Mg2,5AlO e- Ni/MgO)

In many studies it has been observed that coking was lowered with increased basicity.

But in literature, studies which of these catalyst’s performances were compared are very low.

For this purposes, 10% (wt) Ni loaded on γ-Al2O3, 5% (wt) MgO/Al2O3, MgAl2O4,

Mg2.5AlO and MgO catalysts were prepared by wet impregnation method. They were

characterized by using AAS, BET, XRD, TPR, TPO, TPSR and TEM techniques. Prepared

catalysts showed nearly 99% CH4 conversion and 97% H2 selectivity at 900°C (GHSV=157,

500 lt/kg hr , CH4/O2/N2=2/1/4 , P=1 atm) After stability tests, it was found that the lowest

coking actualized on Ni/Mg2,5AlO ve Ni/MgO catalysts. As the activity, selectivity and

stability results are considered, Ni/Mg2,5AlO showed the best performance amongst the

prepared catalysts.

Keywords: Partial oxidation of methane, Ni based catalysts, Coking


30

O-10

Metanin Kismi Oksidasyon Reaksiyonu İçin Nikel Esasli Katalizörlerin

Sentezi Ve Karakterizasyonu

Hasan Özdemir, M.A. Faruk Öksüzömer, S.Naci Koç, M.A. Gürkaynak

Kimya Mühendisliği Bölümü, İstanbul Üniversitesi,34320 Avcılar, İSTANBUL

Çevre kirliliğine yol açmadan çeşitli alanlarda kullanılabilecek esnek bir yakıt olan

hidrojen, 21. yüzyılın en temiz enerji kaynağı olarak düşünülmektedir. Günümüzde hidrojen

üretimi için kullanılan başlıca yöntem su buharı-hidrokarbon reformingidir. Ancak bu

prosesin yüksek enerji gereksinimi, karışık ve hacimli ekipman dizaynı gibi bir çok

dezavantajları vardır. Bu nedenle son yıllarda alternatif prosesler geliştirmek için bir çok

araştırma yapılmış ve katalitik kısmi oksidasyon prosesi iyi bir alternatif olarak öne çıkmıştır.

Metanın kısmi oksidasyon reaksiyonunda araştırmacılar tarafından bir çok katalizör test

edilmiş ve bu reaksiyon için soy metal bazlı katalizörler (Rh, Pt, Ru, Ir) ile nikel (Ni) ve

kobalt (Co) bazlı katalizörlerin oldukça aktif ve selektif oldukları tespit edilmiştir. Soy

metaller oldukça kararlı ve aktif olmalarına rağmen yüksek maliyetleri ve doğada az miktarda

bulunmaları sebebiyle en iyi alternatifin Ni esaslı katalizörler olacağı düşünülmüştür. Ancak

bu katalizörün de sinterleşme, kok oluşumu, faz değişimi gibi deaktivasyona neden olan

sorunları bulunmaktadır.

(a) (b) (c) (d) (e)

Şekil 1. Hazırlanan katalizörlerin TEM görüntüleri

(a- Ni/γ-Al2O3 b- Ni/MgO/γ-Al2O3 c- Ni/ MgAl2O4 d- Ni/ Mg2,5AlO e- Ni/MgO)

Yapılan bir çok çalışmada desteğin bazikliğinin artırılması ile kok oluşumunun

azaltıldığı gözlemlenmiştir. Ancak literatürde hazırlanan bu katalizörlerin performanslarının

karşılaştırıldığı çalışmalar oldukça azdır.

Bu amaçla ağırlıkça %10 Ni içeren γ-Al2O3, %5 MgO/Al2O3, MgAl2O4, Mg2,5AlO ve

MgO destekli katalizörler ıslak emdirme yöntemi ile hazırlanmıştır. AAS, BET, XRD, TPR,

TPO, TPSR ve TEM teknikleri kullanılarak karakterize edilmişlerdir. Hazırlanan katalizörler

900°C’de yaklaşık %99 CH4 dönüşümü ve %97 H2 seçimliliği göstermiştir (Toplam akış

hızı=157.500 lt/kg sa , CH4/O2/N2=2/1/4 , P=1 atm) . Gerçekleştirilen stabilite testleri

sonrasında en düşük koklaşmanın Ni/Mg2,5AlO ve Ni/MgO katalizörler üzerinde gerçekleştiği

bulunmuştur. Aktivite, seçimlilik ve stabilite sonuçları göz önünde bulundurulduğunda

hazırlanan katalizörler arasında en iyi performansı Ni/Mg2,5AlO göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Metanın kısmi oksidasyonu, Ni esaslı katalizörler, Koklaşma


31

O-11

Characterization and Catalytic Activity of Iron and Copper Loaded ZSM-5

Catalysts for Oxidative Degradation of Orange II

E. Bolovaa, G. Gündüza, M. Dükkancıa, S. Yılmazb, Y. C. Yamana

aEge University, Chemical Engineering Department, 35100 Bornova/Izmir/Turkey bIzmir Institute of Technology, Chemical Engineering Department, Gülbahçe Village, 35437

Urla/Izmir/Turkey

Corresponding author: [email protected]

This study presents an evaluation of catalytic performances of Fe and Cu containing

ZSM-5 zeolites for oxidation of Orange II azo dye. Fe and Cu containing ZSM-5 zeolite

catalysts which have different Si/Al contents (42 and 22) were prepared by ion exchange and

through hydrothermal synthesis. The prepared catalysts were characterized by XRD, SEM,

FTIR, nitrogen adsorption and ICP-AES measurements. The catalytic oxidation was carried

out by 150 mL of 0.05 g/L Orange II aqueous solution at a temperature of 323 K, for a

catalyst amount of 0.15 g using H2O2 as an oxidant. A relationship between structures and

performances for the catalysts prepared was tried to be determined. The catalyst prepared by

ion exchange (IE- CuFeZSM-5 (Si/Al ratio of 42)) showed the highest activity (100 %

decolorization, 89.3 % aromatic degradation at an initial pH of 3.5 and 100 % decolorization,

87.4 % aromatic degradation at an initial pH of 7.2 ). Cu and iron was finely dispersed as

extra-framework ion and/or oxide species in catalysts prepared by ion exchange method.

Hydrothermally prepared catalysts contained Fe and Cu in their framework. Iron and copper

contents were higher in the catalysts prepared by ion exchange than those in the catalysts

prepared by hydrothermal synthesis. Leaching of iron and copper into the solution depends on

the pH of the solution especially for the catalysts prepared by ion exchange. Copper leaching

after an oxidation time of 2h was much higher than that of iron among all the catalysts

studied. Incoporation of Cu into FeZSM-5 increased its catalytic activity. However, ZSM-5

catalyst with Cu only showed lower activity when compared with catalysts containing iron

alone or iron and copper together. A decolorization of 92.8 % and an aromatic degradation of

55.5 % were obtained at initial solution pH of 3.5.

This study is a part of a project (107M625) supported by TÜBİTAK.

Key words: Orange II, catalytic wet peroxide oxidation, ZSM-5.


32

O-11

Demir ve Bakır içeren ZSM-5 Katalizörlerinin Karekterizasyonu ve

Orange II’nun Oksidatif Bozunmasında Katalitik Aktivitesi

E. Bolovaa, G. Gündüza, M. Dükkancıa, S. Yılmazb, Y. C. Yamana

aEge Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 35100 Bornova/Izmir/Türkiye bİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Bölümü, Gülbahçe Köyü, 35437

Urla/Izmir/Türkiye

Sorumlu Yazar: [email protected]

Bu çalışmada, Fe ve Cu içeren ZSM-5 zeolit katalizörlerinin katalitik aktivitesi bir azo

boyar madde olan Orange II’nun oksidasyonunda incelenmiştir. Fe ve Cu içeren, değişik

Si/Al oranındaki (42 ve 22) ZSM-5 zeolit katalizörleri iyon değişimi veya hidrotermal sentez

ile hazırlanmıştır. Hazırlanan katalizörler XRD, SEM, FTIR, azot adsorpsiyonu ve ICP-AES

ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Orange II’nun katalitik okisdasyon deneyleri 150 mL,

0.05 g/L Orange II sulu çözeltisi ile 323 K sıcaklıkta, 0.15 g katalizör varlığında, oksidant

olarak H2O2 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, hazırlanan katalizörlerin yapı-

performans ilişkisi bulunmaya çalışılmıştır. İyon değişimi yöntemi ile hazırlanan ve Si/Al

oranı 42 olan CuFeZSM-5 katalizörü en yüksek katalitik aktiviteye (3.5 başlangıç pH

değerinde %100 renk giderimi, %89.3 aromatik bozunma; 7.2 başlangıç pH değerinde ise

%100 renk giderimi, %87.4 aromatik bozunma) sahiptir. İyon değişimiyle hazırlanan

katalizörlerde, Cu ve Fe, iyon ve/veya oksit olarak ZSM-5 yapısı dışında çok iyi dağılmıştır.

Hidrotermal yöntem ile hazırlanan katalizörlerde ise Fe ve Cu, katalizör yapısı içindedir. İyon

değişimiyle hazırlanan katalizörlerde Cu ve Fe miktarları hidrotermal yöntem ile hazırlanan

katalizörlere göre daha yüksektir. Yapılan çalışmada, katalizör özütlemesinin özellikle iyon

değişimiyle hazırlanan katalizörlerde pH ile çok yakından ilgili olduğu sonucuna varılmıştır.

Tüm katalizörlerde 2 saat reaksiyon sonundaki Cu özütlemesi Fe özütlemesine göre daha

yüksektir. Fe içeren ZSM-5 katalizörlerine Cu ilavesi katalitik aktiviteyi olumlu etkilemiştir.

Ancak sadece Cu içeren ZSM-5 katalizörü, sadece Fe veya Fe ile Cu’ı birlikte içeren ZSM-5

katalizörlerine göre daha düşük katalitik aktiviteye (3.5 başlangıç pH değerinde %92.8 renk

dönüşümü, %55.5 aromatik bozunma) sahiptir.

Bu çalışma 107M625 Nolu TÜBİTAK Projesinin bir parçasıdır.

Key words: Orange II, katalitik ıslak peroksit oksidasyonu, ZSM-5.


33

O-12

Effect of Catalyst Pretreatment and Growth Conditions on CNT synthesis

on Co-Mo/MgO Catalyst

Atike İncea, Selahattin Yılmazb, and Yusuf Selameta

aDepartment of Physics, Izmir Institute of Technology, Urla Izmir 35430, Turkey bDepartment of Chemical Engineering, Izmir Institute of Technology, Urla Izmir 35430,

Turkey


Co-Mo/MgO catalyst was prepared by combustion method using sorbitol as an

organic additive. For this a method given in literature was used with little modification [1]. A

molar ratio of Co:Mo:MgO; 0.5 :0.25 :10 was taken. Aquoes solution of ingredients were

dried to form a gel. The gel was kept in oven at 550 oC for 30 minutes in a furnace. Then, it

was grounded into powder with the particle sizes between 75-250µm. The growth temperature

and hydrogen pretreatment effects on the CNT characteristics were examined. The catalyst

was characterized by x-ray diffraction (XRD) and N2 adsorption (BET surface), thermal

gravimetric analysis and SEM. CNT growths on the small amount of catalyst powder (50 mg)

were done by thermal chemical vapor deposition at atmospheric pressure. A pre-annealing

was done under different H2 flow rates for 1 hour prior to the growth. Growth temperatures

ranging from 850 to1000 oC were investigated. Give growth duration and fowrates of gases.

Figure 1 a shows a typical growth in a tray. CNT growths were taking the shapes of the

quartz boat where the catalyst was introduced into oven and 2.54 cm diameter quartz tube.

From SEM images (Figure 1 b) showed high yield of CNT with narrow diameter distribution

between 10-20 nm. Hydrogen flow rate (from 50 to 200 sccm) affected the results; with

decreasing hydrogen amount the average diameter of CNTs also decreased. It was also

observed that with increasing temperature structural quality of CNTs increased.

Figure 1: a) A photograph of the tray with CNT grown on it b) SEM image of as-grown CNT sample grown on

Co-Mo/MgO at 1000 oC under CH4:H2 200:50 sccm flow. Scale bar 200 nm.

References

[1] A M Rashidi et al., Nanotech. 2007, 18, 315605.


34

O-12

Büyütme ve Önişlem Şartlarının Co-Mo/MgO Kataliz Üzerinde Karbon

Nanotüp Büyümesine Etkisi

Atike İncea, Selahattin Yılmazb, Yusuf Selameta

aİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü Urla İzmir 35430 bİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Bölümü, Urla İZMİR 35430


Etkin karbon nanotüp sentezleme amacı ile Co-Mo/MgO katalizörü yakma yöntemi ile

hazırlanmıştır (Rashidi et al. 2007). Yüksek yüzey alanı veren Sorbitol katkı maddesi olarak

kullanılmıştır. Co, Mo ve Mg metallerini içeren tuzların Co:Mo:MgO; 0.5 :0.25 :10 mol

oranında sulu çözeltileri hazırlanmıştır. Sulu çözeltinin fırında kurutulması ile elde edilen jel

550 oC de 30 dakika yakılmıştır. Oluşan parçacıklar öğütülmüş, 75-250 µm arasinda

parçacıklar karbon nanotüp büyütmede kullanılmıştır. Büyütme sıcaklığının ve önişlem

sürecinde hidrojen oranının karbon nanotüp büyütme üzerinde etkisine bakılmıştır. Katalizin

karakterizasyonu için X-ışını difraksionu (XRD), N2 adsorpsiyonu (BET yüzey alanı), termal

gravimetrik analiz (TGA) ve taramalı elekton mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Karbon

nanotüpler 15-50 mg kataliz üzerinde kimyasal buhar biriktirme (CVD) yöntemiyle,

atmosferik basınç altında ve 2.54 cm çaplı kuartz boru içerisinde büyütülmüştür. Büyütmeye

başlamadan önce kataliz bir saat farklı akış hızlarında hidrojene maruz bırakılmıştır ve

büyütme 850, 900, 950 ve 1000 oC sıcaklıkta yapılmıştır. Şekil-1a kuartz bot içerisindeki tipik

bir büyütmeyi göstermektedir. Şekildende görülebileceği gibi çok miktarda karbon nanotüp

oluşmuştur. Şekil-1b deki SEM resmi, çapları 10-20 nm arasında dağılım gösteren karbon

nanotüpleri göstermektedir. Önişlem sürecindeki değişen hidrojen miktarı, karbon

nanotüplerin verimini etkilemektedir. Bu çalışmada % 100 ile % 2000 arasında verim elde

edilmiştir. Büyütme sürecindeki hidrojen akış miktarı da karbon nanotüplerin özelliklerine

etki etmektedir; azalan hidrojen miktarıyla ortalama karbon nanotüp çapıda azalmaktadır.

Ayrıca sıcaklık artışıyla birlikte karbon nanotüpler daha yüksek kalitede elde edilmiştir.

Şekil 1: a) Bot içerisinde büyütülmüş karbon nanotüplerin bir fotoğrafı b) Co-Mo/MgO kataliz üzerinde 1000 oC

de 40 dakika büyütme ile elde edilen karbon nanotüplerin SEM görüntüsü

Referanslar

[1] A M Rashidi et al., Nanotech. 2007, 18, 315605.


35

O-13

Glucose Dehydration into HMF by Lewis Acidic Metal Chlorides:

Development of a Heterogeneous MClx/ionic Liquid/SBA-15 Catalyst

Volkan Degirmenci, Evgeny Pidko, Pieter Magusin, Rutger van Santen and Emiel Hensen

Schuit Institute of Catalysis, Eindhoven University of Technology, 5600 MB Eindhoven, The

Netherlands, [email protected]

Cellulosic biomass is a promising renewable feedstock for energy and chemicals

supply. In the future biorefinery abundant and cheap biomass feedstock replaces current fossil

based production of hydrocarbons. 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) has recently been

proposed as a platform chemical which can be converted into a variety of useful intermediates

including fuels and polymers [1]. Although HMF can be readily produced from fructose by

acid-catalyzed dehydration, selective conversion of glucose, the dominant sugar in cellulose,

to HMF remains a challenge. Metal chlorides and especially CrCl2 have been reported to

exhibit very good yields for the conversion of glucose to HMF in the ethylmethylimidazolium

chloride ([EMIM]Cl) ionic liquid medium [2]. The difficulty in the recovery of the product

and the catalysts and the use of the expensive ionic liquid as the solvent remains a challenge

for the practical application. In the industrial scale processes heterogeneous catalysts have

clear advantages related to catalyst recovery and continuous operation. Herein, we report the

development of a heterogeneous catalyst for glucose dehydration to HMF. An imidazolium

based ionic liquid is successfully grafted to the surface of ordered mesoporous SBA-15 and

the chromium chloride is added subsequently. In aqueous phase, glucose conversion of 42 %

with 49 % selectivity to HMF was obtained by using the CrCl2/PMIMCl/SBA-15 catalyst.

The use of DMSO/Water (2:8) as the reaction solvent and 2-Butanol/MIBK as the extraction

layer resulted in unprecedented 70 % HMF selectivity at 50 % glucose conversion. In

addition, in situ EXAFS measurements were carried out for the metal chloride/EMIMCl

homogeneous system. A comparison of the coordination chemistry of Cu, Fe and Cr in the

ionic liquid system will also be presented.

[1] Román-Leshkov, Y., Chheda, J.N. and Dumesic, J.A. Science 312 (2006), 1933-1937.

[2] Zhao, H., Holladay, J.E., Brown, H. and Zhang, Z.C. Science 316 (2007), 1597-1600.

Keywords: Biomass, Glucose, Dehydration, Lewis acids, Ionic Liquid, Immobilization.


36

O-13

Lewis Asit Metal Klorürler ile Glukozun HMF’e Dehidrasyonu:

Heterojen MClx/iyonik Sıvı/SBA-15 Katalizörü Geliştirilmesi

Volkan Degirmenci, Evgeny Pidko, Pieter Magusin, Rutger van Santen and Emiel Hensen

Schuit Institute of Catalysis, Eindhoven University of Technology, 5600 MB Eindhoven, The

Netherlands,[email protected]

Selülozik biyokütle enerji ve kimyasal madde temini için umut vaat eden yenilenebilir

bir hammaddedir. Gelecekte biorafineri ile bol ve ucuz hammadde olan biyokütle, mevcut

fosil yakıt tabanlı hidrokarbon üretiminin yerine geçecektir. 5-Hydroxymethylfurfural (HMF)

yakın zamanda yakıt ve polimerler dahil yararlı çeşitli kimyasallara dönüştürülebilen bir

platform kimyasal olarak ileri sürülmüştür [1]. HMF halihazırda fruktozdan kolayca asit

katalizörü ile dehidrasyon yöntemi ile üretilebilirken, selüloz içinde ana şeker olan glikozun

HMF’e seçici dönüşümü bir sorun olmaya devam etmektedir. Metal klorürlerin ve özellikle

CrCl2’ün, ethylmethylimidazolium klorür ([EMIM]Cl) tipi iyonik sıvı içinde glikozdan

HMF’e dönüşüm için çok iyi verim gösterdiği bildirilmiştir [2]. Ürün ve katalizörlerin geri

kazanılması zorluğu ve pahalı iyonik sıvı kullanımı pratik uygulama için bir sorun olmaya

devam etmektedir. Endüstriyel ölçekteki süreçlerde heterojen katalizörlerin, sürekli çalışma

ve katalizör geri kazanımı ile ilgili açık avantajları bulunmaktadır. Burada, glikozun HMF’e

dehidrasyonu için geliştirdiğimiz heterojen katalizörü bildiriyoruz. İmidazolium tabanlı

iyonik sıvı başarıyla mezopor SBA-15 yüzeyine aşılanmış, ve krom klorür sonradan

eklenmiştir. Sulu ortamda, % 42 glukoz dönüşüm ile % 49 HMF seçicilik değerleri

CrCl2/PMIMCl/SBA-15 katalizörü kullanılarak elde edilmiştir. DMSO/su (2:8) reaksiyon

çözeltisi ve 2-Butanol/MIBK ekstraksiyon tabakası olarak kullanıldığında % 70 HMF

seçiciliği % 50 glukoz dönüşümünü göstermiştir. Bunlara ek olarak, reaksiyon esnasında

EXAFS ölçümleri homojen metal klorür/EMIMCl sistemi için yapılmıştır. Iyonik sıvı

sistemlerinde Cu, Fe ve Cr koordinasyon kimyası karşılaştırılması da sunulacaktır.

[1] Román-Leshkov, Y., Chheda, J.N. and Dumesic, J.A. Science 312 (2006), 1933-1937.

[2] Zhao, H., Holladay, J.E., Brown, H. and Zhang, Z.C. Science 316 (2007), 1597-1600.

Anahtar Kelimeler: Biokütle, Glukoz, Dehidrasyon, Lewis Asit, Iyonik Sıvı,

Immobilizasyon.


37

O-14

Synthesis of ZrO2 Modified CuO-ZnO-Al2O3 Incorporated Mesoporous

Silicate Structured Materials by One-pot Hydrothermal Synthesis Method

Ayca Arinan a, Dilek Varisli b, Timur Dogu a

aMiddle East Technical University, Ankara, 06531, Turkey. [email protected]

bGazi University, Advanced Technologies, Ankara, 06531, Turkey

Direct synthesis of dimethyl ether from synthesis gas requires development of new

bifunctional catalysts, having sites for methanol formation as well as for methanol

dehydration. In the present study, ZrO2 modified CuO-ZnO-Al2O3-SiO2 type mesoporous

catalytic materials were synthesized, following acidic and neutral one-pot hydrothermal

synthesis routes. The XRD patterns of the materials synthesized by acidic route indicated

some distortions of the ordered network of pores and these materials were found to show

amorphous structure with well-dispersed metal oxides in the mesoporous silicate lattice.

However, in the XRD pattern of the material synthesized by the neutral route, major peaks

and their reflections corresponding to an ordered pore structure and CuO crystallites were

observed. The results indicated that final pH value of the synthesis solution was highly

effective on the structure of the synthesized material. Moreover, EDS results showed that

increase in the Zr metal content and also increase of pH value of the synthesis solution

promoted metal incorporation into the catalyst structure. All of the metals were successfully

incorporated into the mesoporous network of MCM-41 structure at solution pH value of 6.0.

Nitrogen adsorption isotherms indicated the presence of interconnected ordered mesopores.

These catalysts have surface area values in the range of 858-958 m2/g. Average pore diameter

of the catalysts were between 7.5-7.9 nm and all catalysts had narrow pore size distributions.

DRIFTS analysis of the pyridine adsorbed samples indicated that Lewis acid sites of the

material prepared at a neutral solution pH was stronger than the others.

Keywords: Dimethyl ether, direct synthesis, ZrO2, mesoporous, bifunctional catalyst.


38

O-14

ZrO2 Takviyeli Mezogözenekli CuO-ZnO-Al2O3-SiO2 Yapısında

Katalizörlerin Doğrudan Hidrotermal Yöntemi ile Sentezlenmesi

Ayca Arinan a, Dilek Varisli b, Timur Dogu a

aOrta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 06531, Türkiye. [email protected]

bGazi Üniversitesi, İleri Teknolojiler, Ankara, 06530, Türkiye

Dimetil eterin sentez gazından doğrudan sentezi, hem metanol oluşumu hem de

metanol dehidrasyonu için aktivite gösteren iki fonksiyonlu yeni katalizörlerin geliştirilmesini

gerektirmektedir. Bu çalışmada ZrO2 ile desteklenmiş CuO-ZnO-Al2O3-SiO2 yapısında

mezogözenekli katalizörler asidik ve nötr ortamlarda doğrudan hidrotermal sentez yöntemleri

ile sentezlenmiştir. Asidik koşullarda sentezlenen katalizörlere ait XRD desenleri, düzenli

mezo-gözenek yapısının kısmen bozulduğunu, katalizörlerin amorf yapıda olduğunu ve

yapıya eklenen metal oksitlerin, mezogözenekli yapıda muntazam bir şekilde dağıldığını

göstermektedir. Nötr koşullarda sentezlenen malzemenin XRD deseninde ise, CuO

kristallerine ait pikler ve düzenli gözenek yapısını gösteren sinyaller görülmüştür. Bu

sonuçlar, sentez çözeltisinin pH değerinin, katalizörün kristal yapısı üzerinde önemli bir

etkisinin olduğunu göstermektedir. EDS analiz sonuçları, mezogözenekli yapıya giren Zr

miktarının çözelti pH değeri ve metallerin çözeltideki derişimlerindeki artışla olumlu yönde

etkilendiğini göstermiştir. Çözelti pH değeri 6.0 olduğunda, bütün metallerin katalizör

yapısına başarılı bir şekilde girmiş olduğu gözlemlenmiştir. Azot adsorpsiyon izotermleri,

sentezlenen malzemelerin birbirine bağlı mezo gözeneklere sahip olduklarını göstermektedir.

Katalizörlerin yüzey alanı değerleri ve ortalama gözenek çapları sırasıyla 858-958 m2/g ve

7.5-7.9 nm aralığındadır ve bu malzemeler dar bir gözenek boyutu dağılımına sahiptirler.

Piridin adsorplanmış numunelerin DRIFTS analizi, nötr ortamda sentezlenen malzemenin

Lewis asiditesinin diğerlerine göre daha güçlü olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Dimetil eter, doğrudan sentez, ZrO2, mezogözenekli, iki fonksiyonlu

katalizör.


39

O-15

Water Gas Shift Reaction over Au-Re/ceria catalysts

Burcu Selen Çağlayan, A. Erhan Aksoylu


[email protected]

The water-gas shift (WGS) activity of bimetallic Au-Re/ceria catalysts was

investigated for the temperature range 200-450 ̊C. The effects of the Re content, space

velocity, H2O/CO ratio and preparation method on the catalytic performance of the catalysts

were investigated and compared to monometallic Au/Ceria catalysts. No detectable methane

formation was observed in the catalytic reaction tests. Increasing the space velocity by

varying the catalyst amount decreased water gas shift activity for both monometallic and

bimetallic catalysts. An increase in the Re content and steam/CO ratio shifted the 'carbon

monoxide conversion–temperature' curve toward lower reaction temperatures. Gold addition

by deposition precipitation technique on impregnated Re/Ceria catalysts led to higher

dispersion and, consequently, high carbon monoxide conversion values and better selectivity.

On the other hand, incipient-to-wetness impregnation of Re on Au/Ceria monometallic

catalysts resulted in blockage of active sites. Bimetallic Au-Re/Ceria catalysts showed better

performances while the monometallic catalysts suffered from steam inhibition. Since

monometallic Re/Ceria catalysts were found inactive in water gas shift reaction, the

performance of Au-Re/Ceria catalysts can be attributed to steam tolerance of Re sites on the

bimetallic system. The results indicate that Au -Re/ceria catalysts are highly selective and

active for water-gas shift reactions.

Keywords: Water-gas shift, Ceria, Au


40

O-15

Au-Re/CeO2 Katalizörleri Üzerinde Buhar-Gaz Geçişi Tepkimesi

Burcu Selen Çağlayan, A. Erhan Aksoylu


[email protected]

Çift metalli Au-Re/CeO2 katalizörlerinin buhar-gaz geçişi (WGS) aktivitesi 200-450ºC

sıcaklık aralığında çalışılmıştır. Re miktarı, geçiş hızı, H2O/CO oranı ve hazırlama yöntemi

gibi parametrelerin katalitik performans üzerindeki etkisi araştırılıp Au/CeO2 katalizörünün

performansıyla karşılaştırılmıştır. Tepkime testlerinde metan oluşumuna rastlanmamış olup

katalizör miktarını değiştirerek geçiş hızını arttırmak, tek ve çift metalli katalizörlerde WGS

aktivite kaybına sebep olmuştur. H2O/CO oranı ve Re miktarındaki artış ise “CO dönüşümü-

sıcaklık” eğrisini düşük tepkime sıcaklık değerlerine doğru kaydırmıştır. Depozisyon

çöktürme tekniği ile empregne edilmiş Re/CeO2 üzerine altın eklenmesi daha iyi dağılıma ve

böylelikle yüksek CO dönüşüm değerleri ve daha iyi seçimliliğe yol açmıştır. Diğer taraftan,

Re metalinin Au/CeO2 katalizörlerinin üzerine empregnasyonu aktif sitelerin bloke olmasına

sebep olmuştur. Tek metalli katalizörler buhar inhibisyonu sonucunda aktivite kaybederken,

çift metalli Au-Re/CeO2 katalizörleri daha iyi performans sergilemişlerdir. Re/CeO2

katalizörlerinin WGS tepkimesi için aktif olmadığı tespit edildiğinden, Au-Re/CeO2

katalizörlerinin yüksek performansı iki metalin etkileşiminden kaynaklanan yeni sitelerin

buhar toleransıyla ilişkilendirilebilir. Sonuçlar Au-Re/CeO2 katalizörlerinin WGS tepkimesi

için yüksek seçimlilik ve aktiviteye sahip olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Buhar-gaz geçişi, CeO2, Au


41

O-16

Investigation of Microchannel Reactor Configurations for Combustion

Assisted Reforming of Iso-Octane

Mustafa Karakaya, Ahmet K. Avci


[email protected]

Microchannel reactors are defined as the units having parallel, identical channels with

characteristic flow dimensions in the sub-millimeter range that lead to high surface area-to-

volume ratios up to ca. 5x104 m2/m3. The resulting compactness leads to commercial down-

sizing up to ~90%, offers fast heat and mass transport rates and allows efficient use of the

catalyst that usually exists as a thin, porous layer wash-coated on the channel walls. These

functional benefits provide an efficient way of running transport limited catalytic reactions

such as hydrocarbon steam reforming.

This work involves model-based investigation of steam reforming of iso-octane in Ni-

based catalyst coated microchannels to produce hydrogen needed to run a 1-kW PEMFC.

Heat needed for endothermic (endo) steam reforming is supplied by the exothermic (exo)

methane combustion running in parallel channels coated with a Pt-based catalyst. Sets of

parallel, straight, 1x10-1 m long exo and endo channels, all of which have square cross-

sections with 5.6x10-4 m side length, are placed in the forms of layers and successive channels

are equally separated by metallic walls. Heat flow between the intra-layer (identical) channels

are neglected, allowing the multichannel system to be characterized by a ‘unit cell’ involving

a single inter-layer pair of endo and exo channels. The system is assumed to operate at steady-

state and reactive flows are assumed to be in co-current mode.

The unit cell is modeled by incorporating two-dimensional continuity, momentum,

energy conservation and species mass transport equations for the fluid and catalytic washcoat

phases, and energy conservation equation for the metallic wall phase. The set of partial

differential equations is solved using finite elements method under Comsol MultiphysicsTM

environment. The model is then used to figure out the effects of parameters such as thickness,

texture and the material of the wall separating the channels on temperature distribution and on

hydrogen yield, defined as moles of hydrogen produced per mole of iso-octane fed.

It was observed that more hydrogen can be produced by using thicker walls;

increasing wall thickness from 1x10-4 m to 4x10-4 m have led to ca. 37% increase in hydrogen

yield. A similar effect with ~21% improvement in H2 yield was noted when aluminum was

used instead of steel as the wall material. Using micro-baffles in the channel walls was also

found to improve hydrogen production. Sizing studies have shown that a 9.4 L microchannel

unit can produce hydrogen sufficient to run a 1-kW PEMFC.

Keywords: Hydrogen production, Microchannel reactor, Steam reforming


42

O-16

Yanma Destekli i-oktan Reformlanması için Mikrokanal Reaktör

Düzenlerinin İncelenmesi

Mustafa Karakaya, Ahmet K. Avci

Kimya Mühendisliği Bölümü, Boğaziçi Üniversitesi, Bebek 34342, Istanbul, Türkiye

[email protected]

Mikrokanal reaktörler birbirlerine paralel, türdeş ve boyutları milimetre ölçeğinin

altında olan kanallardan meydana gelen birimler olarak tanımlanmakta, ufak kanal boyutları

ile birim hacimde 5x104 m2/m3’e varan yüzey alanları oluşabilmektedir. Bunun sonucunda

%90’a varan hacim küçülmeleri, hızlı ısı ve kütle iletimi ve genellikle kanal duvarlarına ince,

gözenekli şekilde kaplı halde bulunan katalizörlerin verimli kullanımı sağlanabilmektedir. Bu

yararlı özellikler ile, hidrokarbonların buhar reformlanması gibi hızları taşınım olayları ile

kontrol edilen katalitik tepkimeleri yüksek verimle koşturmak mümkün olmaktadır.

Bu çalışmada, 1-kW kapasiteli bir PEM yakıt pili için yeterli hidrojen üretebilmek

amacıyla i-oktanın, duvarlarına Ni-bazlı katalizör kaplı bir mikrokanalda buhar ile

reformlanması hesaplamalı yöntemlerle incelenmiştir. Endotermik (endo) buhar reformlama

için gereken ısı, Pt-bazlı katalizör kaplı, bir diğer paralel kanalda ilerleyen eksotermik (ekso)

metan yanması ile sağlanmaktadır. Her biri 1x10-1 m uzunluğunda, düz, birbirlerine paralel,

kenar uzunluğu 5.6x10-4 m olan kare kesit şekilli endo ve ekso kanalların, tabakalar halinde,

aralarında eşit metal duvar kalınlığı bulunacak şekilde yerleştirildiği düşünülmüştür. Bir

tabaka içindeki, yani denk tepkimelerin ilerlediği kanallar arasındaki ısı akışı ihmal edilmiş,

bu varsayım çok kanallı bir sistemin, tabakalar arası tek bir ekso-endo kanal çiftinden oluşan

bir ‘birim hücre’ üzerinden temsil edilebilmesine imkan tanımıştır. Birim hücrenin durağan

hal koşullarında bulunduğu ve paralel ekso-endo akışlarının eş-yönlü olduğu ayrıca

varsayılmıştır.

Birim hücrenin akışkan ve katalizör fazlarındaki davranış iki boyutlu süreklilik,

momentum, enerji ve bileşenlerin kütle korunumu denklemleri ile, metalik (iki kanalı

birbirinden ayıran) duvar fazındaki davranış ise sadece enerji korunumu denklemi ile

modellenmiştir. Kısmi diferansiyel türdeki bu çoklu denklem seti eşzamanlı olarak sonlu

elemanlar yöntemi ile Comsol MultiphysicsTM ortamında çözülmüştür. Bu model çözümü,

kanallar arasındaki duvarın kalınlığı, yüzey şekli ve malzeme türü gibi değişkenlerin, sıcaklık

dağılımı ve hidrojen eldesi (= üretilen hidrojen mol sayısı / beslenen i-oktan mol sayısı)

üzerindeki etkilerinin incelenmesinde kullanılmıştır.

Elde edilen sonuçlarda üretilen hidrojen miktarının duvar kalınlığı ile birlikte arttığı

görülmüştür; kalınlığın 1x10-4 m to 4x10-4 m’e çıkartılması ile hidrojen eldesi ~%37

yükselmiştir. Benzer bir sonuç (~%21’lik H2 eldesi artışı) duvar malzemesinin çelik yerine

alüminyum kullanılması ile gözlemlenmiştir. Ayrıca kanal duvarlarına mikro girintilerin

yerleştirilmesi ile hidrojen üretiminde bir miktar artış tespit edilmiştir. Bu sonuçlar

mikrokanal reaktörün yapısal özelliklerinin tepkimeler arasındaki ısı iletimi üzerindeki

etkilerini göstermektedir. Yapılan boyutlandırma çalışmaları 9.4 L hacimli bir mikrokanal

biriminin 1-kW kapasiteli PEM yakıt pili için yeterli hidrojen üretimini sağlayabileceğini

ortaya koymuştur.

Anahtar Kelimeler: Hidrojen üretimi, Mikrokanal reaktör, Buhar reformlama


43

O-17

Development of High Temperature Combustion Catalyst for Total Organic

Carbon Analyzer

Bilal Bayrama, Bülent Atamera, Gürkan Karakaşb, Deniz Ünerb, Ufuk Özgena

aTerralab R&D Technopolis/METU, [email protected]

[email protected], [email protected]

bChemical Engineering Department/METU , [email protected] ,[email protected]

Converting all of the carbonaceous species into CO2 is the crucial factor in Total

Organic Carbon Instruments. Catalytic combustion is applied in order to assure complete

oxidation of sample which is converted to the gas phase with the aid of high temperature. In

the present study, necessity of catalytic combustion and combustion products of a typical

sample were investigated with the aid of mass spectrometer. After determining the need for

catalyst, Co3O4/Al2O3, Pt-Co3O4/Al2O3 and Pt/Al2O3 catalysts were prepared by wet

impregnation technique. Cobalt (II) nitrate hexahydrate, Cobalt (II) acetate tetra hydrate were

used as cobalt source, hydrogen hexachloroplatinate (IV) hexahydrate was used as platinum

source and 1-3mm od γ-Al2O3 was used as support material. According to the activity tests

for methane combustion in the presence of excess oxygen, 50% conversion was achieved at

465 oC, 420 oC and 370 oC with Co3O4/Al2O3, Pt-Co3O4/Al2O3 and Pt/Al2O3 catalysts,

respectively. The Pt/Al2O3 catalyst was the most active compared to the others ant it was

subjected to combustion of five different matrices containing lead, sulfur, nitric oxide,

chloride and hydrocarbon for 5, 25 and 100 times. The activity tests were applied on the aged

samples and it was observed that after 5 and 25 times aging the 50% conversion temperature

remained at 370 oC just like fresh catalyst. However, after 100 aging 50% conversion

temperatures were shifted above 500 oC. After characterize the aged and fresh catalysts in

terms of crystallinity, surface area and metal dispersion improvement of catalyst for longer

service life will be studied.

This research was done as a part of TUBITAK funded project 7070192

Keywords: Total Organic Carbon, Platinum on Alumina, Complete Oxidation


44

O-17

Toplam Organik Karbon Cihazları İçin Yüksek Sıcaklıkta Yakma

Katalizörü Geliştirilmesi

Bilal Bayrama, Ufuk Özgena, Gürkan Karakaşb, Deniz Ünerb, Bülent Atamera

a Terralab ArGe Teknokent/ODTÜ, Ankara, TÜRKİYE bKimya Mühendisliği Bölümü,/ ODTÜ, Ankara, TÜRKİYE

[email protected]

Toplam Organik Karbon cihazlarında, karbonlu bileşiklerin tamamının karbondioksite

(CO2) dönüştürülmesi kilit faktördür. Birçok cihazda tam oksidasyonun sağlanması için

katalitik yakma uygulanmaktadır. Bu çalışmada, bir kütle spektrometrisi kullanan reaksiyon

düzeneğinde katalitik yanmanın gerekliliği ve tipik bir numunenin yanmasından çıkan ürünler

incelenmiştir. Co3O4/Al2O3, Pt-Co3O4/Al2O3 ve Pt/Al2O3 katalizörleri emdirme tekniği

kullanılarak hazırlanmıştır. Kobalt (II) nitrat hegzahidrat, Kobalt (II) asetat tetra hidrat, kobalt

kaynağı olarak, hidrojen hegzakloroplatin (IV) hegzahidrat, platin kaynağı olarak ve 1-3mm

çaplı γ-Al2O3 küreler altlık olarak kullanılmıştır. Aktivite testleri, fazla oksijen varlığında

metan yanması reaksiyonu üzerinde yapılmış ve Co3O4/Al2O3, Pt-Co3O4/Al2O3 ve Pt/Al2O3

katalizörleri için 50% dönüşümün sırasıyla 465 oC, 420 oC ve 370 oC’de gerçekleştiği

görülmüştür. Diğer katalizörlere kıyasla en aktif katalizörün Pt/Al2O3 olduğu anlaşılmıştır. Bu

aktif katalizör daha sonra zehirleyici etkisi bilinen beş farklı matrisin (kurşun, kükürt, nitrik

oksit, klor ve hidrokarbon) yanma ürünlerine maruz bırakılmış ve katalizörün ömrü tayin

edilmeye çalışılmıştır. Eskitme testleri toplamda 125 defa yapılmş ve 5., 25. ve 125. tekrardan

sonra aktivite testi tekrarlanmıştır. 5. ve 25. yakma sonrasında katalizörün metan

oksidasyonunda %50 dönüşüm sıcaklığı 370 oC olarak kalmış, buna karşılık 125. yakma

sonrasında %50 dönüşüm sıcaklığının 500 oC’nin üzerine çıktığı görülmüştür. Eskitilmiş ve

taze katalizörlerin, kristallik, yüzey alanı, metal dağılımı bakımından karakterizasyon

sonuçları sunulacaktır.

Bu çalışma TÜBİTAK tarafından desteklenen 7070192 nolu proje çerçevesinde yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Toplam Organik Karbon, Pt/Al2O3, Tam Oksidasyon


45

O-18

Catalytic Synergy between the Cobalt and Lead Oxides during

Gasification of Turkish Lignites

Arzu Kancaa, Deniz Ünerb

bDepartment of Chemical Engineering, Middle East Technical University, Ankara, 06531

Turkey, [email protected] aOn leave Department of Chemical Engineering, Ataturk University, Erzurum, 25240 Turkey,

[email protected]

The catalytic performances of cobalt-lead (Co-Pb) mixed metal oxides on the catalytic

gasification of Turkish lignite were tested in a semi-batch reactor system in the tempeature

range of 25-600oC, and gaseous products were analyzed by a gas chromatograph (HP 4890)

connected on line to the reactor equipped with a Porapak Q column. The catalyst was

prepared by incipient wetness method at a wt/wt ratio of 1/1. The results demonstrated that

Co-Pb mixed metal oxides catalysts increase the coal gasification rate and affect the

composition of gaseous products depend on coal to catalyst ratio. Coal to catalyst ratio was

optimized as 10. In this part of the study, synergy between Co and Pb oxides was investigated

by monitoring the catalytic performances of cobalt oxide and lead oxide individually on the

catalytic gasification of Turkish lignite. In order to compare the performance of individual

oxides with cobalt-lead (Co-Pb) mixed metal oxides, the same experimental conditions and

same coal to catalyst ratio were used. The comparison among, Wcoal/WCocat.=10,

Wcoal/WPbcat.= 10 and Wcoal/WCo-Pb mixed oxide cat.=10 showed that at the same (wt/wt) coal/cat

ratio Co-Pb mixed oxides exhibited more rates at 350oC while individual oxides exhibited

maximum rates at 450oC. This is interpreted as the synergy between Co and Pb oxides. The

sources of synergy and the relation between the activity and catalyst structure will be

presented.

Acknowledgement The authors gratefully acknowledge Turkish Coal Enterprises for the coal samples and partial

financial support and Turkish SPO support for this project was granted through ÖYP program.

Keywords: Synergy, Co-Pb mixed oxide catalyst, gasification


46

O-18

Türk Linyitlerinin Gazlaştırılmasında Kobalt ve Kurşun Oksitler

arasındaki Katalitik Sinerji

Arzu Kancaa, Deniz Ünerb

bKimya Mühendisliği Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 06531 Turkey,

[email protected] aKimya Mühendisliği Bölümü, Atatürk Üniversitesi, Erzurum, 25240 Turkey,

[email protected]

Kobalt (Co) ve kurşun (Pb) karışık metal oksitlerinin Türk linyitlerinin katalitik

gazlaştırılmasındaki performansları 25oC-600oC sıcaklık aralığında, yarı kesikli reaktör

sisteminde test edilmiş ve gaz ürünler Porapak Q kolonlu (HP 4890 markalı) gaz kromatografı

cihazı ile analiz edilmiştir. Katalizör ağırlıkça 1/1 oranında ıslaklık başlangıcı metoduyla

hazırlanmıştır. Deney sonuçları Co-Pb karışık metal oksitlerinin kömür gazlaştırma hızını

artırdıklarını ve kömür katalizör oranına bağlı olarak gaz ürünlerin bileşimini etkilediklerini

göstermiştir. Kömür katalizör oranı 10 olarak optimize edilmiştir. Çalışmanın bu bölümünde,

Co ve Pb oksitleri arasındaki sinerji, Co ve Pb’nun tek başına oksitlerinin Türk linyitlerinin

katalitik gazlaştırılması üzerindeki performansları görüntülenerek incelenmiştir. Tek başına

oksitlerin performanslarını karışık oksitlerin performansıyla karşılaştırmak için aynı deney

şartları ve aynı kömür katalizör oranı kullanılmıştır. Ağırlıkça kömür/Co kat.=10, kömür/Pb

kat.=10 ve kömür/Co-Pb karışık oksit kat.=10 arasındaki karşılaştırma sonucu, ağırlıkça aynı

kömür katalizör oranında Co-Pb karışık oksitler kullanıldığında maksimum hız 350oC’de

elde edilirken, ayrı ayrı Co ve Pb oksitleri kullanıldığında maksimum hız 450oC’de

gözlenmiştir. Bu sonuç Co ve Pb oksitlerin arasındaki sinerji olarak yorumlanmıştır.

Sinerjinin nedenleri, aktivite ve katalizör yapısı arasındaki ilişki bu çalışmayla sunulacaktır.

Teşekkür

Finansal ve numune desteğinden dolayı Türkiye Kömür İşletmelerine ve ÖYP programına

desteğinden dolayı Devlet Planlama Teşkilatı’na teşekkür ederiz.

Anahtar Kelimeler: Sinerji, Co-Pb karışık oksitler, gazlaştırma.


47

O-19

Upgrading of Flash Pyrolysis by Reactive Distillation Using an Acid

Catalyst

Alime Izci a, Brent Shanks b

aDepartment of Chemical Engineering, Eskişehir Osmangazi University, 26480 Meselik,

Eskişehir, Türkiye. bDepartment of Chemical and Biological Engineering, Iowa state University, 2119 Sweeney

Hall, Ames, IA 50011-2230, USA.

Email: [email protected]

Bio-oil produced from the fast pyrolysis of biomass is a complex mixture of highly

oxygenated molecules, which consists of many oxygenated organic species, such as esters,

ethers, aldehydes, ketones, phenols, organic acids and alcohols. As produced, bio-oil also

contains a large amount of water. The presence of organic acids in the bio-oil results in a

liquid with a low pH of 2.5-3, so it would be desirable to remove these acids to make

subsequent utilization of the bio-oil simpler. The current study examined the use of a strong

acid ion-exchange resin, Amberlyst 35, which is known to be an excellent catalyst for

esterification reactions, since it has high activity and ease of recovery by filtration after the

reaction is completed. Acetic acid was used as a model compound as it is a common

chemical species in bio-oil. Separating acetic acid and water via distillation is difficult

because they form an azeotrope. In our experiment, we exploited the fact that esters (e.g.,

ethyl acetate, bp. 350 K) have a lower boiling than their corresponding acids (e.g., acetic acid,

b.p. 391 K); hence, it was possible to convert low molecular weight acids with alcohol into

esters and separate them from bio-oil by reactive distillation. To achieve this separation,

cyclohexane was chosen as an entrainment solvent.

Keywords: Upgrading of Bio-oil, Esterification, Reactive Distillation


48

O-19

Asit Katalizör Kullanarak Flaş Proliz Yağının Iyileştirilmesi

Alime Izci a, Brent Shanks b

a Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 26480-Eskişehir, Türkiye. bKimya ve Biyoloji Mühendisliği Bölümü, Iowa state Üniversitesi, 2119 Sweeney Hall, Ames,

IA 50011-2230, USA.

Email: [email protected]

Biyokütlenin hızlı prolizinden üretilen bio-yağ, birçok oksijenli organik türlerden

oluşan, örneğin esterler, eterler, aldehitler, ketonlar, fenoller, organik asitler ve alkol gibi,

yüksek oksijenli moleküllerin kompleks bir karışımıdır. üretildiği zaman, aynı zamanda bio-

yağ büyük miktarda su içerir. Bio-yağdaki organik asitlerin bulunması 2.5-3 aralığındaki

düşük pH değerli bir sıvıyı oluşturur. Böylece bio-yağı daha faydalı birşekilde kullanmak için

bu asitleri uzaklaştırmak istenir. Mevcut çalışma tepkime tamamlandıktan sonra yüksek

aktivitesi ve uzaklaştırma kolaylığına sahip olmasından dolayı esterleşme tepkimeleri için

mükemmel bir katalizör olarak bilinen kuvvetli asidik iyon değistirici recinenin, Amberlyst

35, kullanımı incelendi. Asetik asit, bio-yağdaki en yaygın bileşen olduğu için bir model

olarak kullanılmıştır. Asetik asit ve H2O azeotrop oluşturduğu icin damıtma ile onları

ayırmak zordur. Deneyimizde, esterlerin (örneğin, etil asetat, bp. 350 K) ilgili asitlerinden

(örneğin, asetik asit, bp. 391 K) daha düşük kaynama noktasına sahip olması gerçeğinden

faydalandık. Bu yüzden, alkol ile düşük molekül ağırlıklı asitleri esterlere dönüştürmek ve

orijinal bio-yağdan reaktif distilasyon ile onları ayırmak mümkün oldu. Bu ayırımı başarmak

için, siklohekzan sürükleyici bir çözücü olarak seçilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Bio-yağın Iyileştirilmesi, Esterleşme, Reaktif Distilasyon


49

O-20

Catalysis Through Metabolic Engineering For

Pathway Flux Amplification

Güzide Çalık and Tunçer H. Özdamar

Biochemical Reaction Engineering Lab, Dept of Chemical Engineering, Ankara University,

Tandoğan, Ankara 06100 Turkey, [email protected]

This work demonstrates how intracellular-reaction rate-analysis enables a successful

metabolic engineering design to achieve pathway flux amplification to produce target bio-

molecule. Identification of all rate limiting reactions in the pathway by pulse-response

experiments, subsequently catalyses through metabolic engineering on the determined sites

can be applied as a valuable strategy in recombinant bio-molecule production. To achieve

flux amplification in a pathway to produce the concerned bio-molecule, in turn: i) a pulse-

response experiment in-vitro using a branch-point metabolite inherent to the pathway, that

allows the identification of rate-limiting-reactions (sites) by calculating intracellular reaction

fluxes based on the intracellular reaction network, is required; ii) to demonstrate the influence

of catalysis on the determined sites separately, by single-gene cloning a recombinant

microorganism specific to each identified single site wherein carries a recombinant plasmid

having the gene encoding the enzyme of the rate-limiting reaction; and then, to demonstrate

the concerted influence of the catalyses on the pathway, by multiple-gene cloning a

recombinant plasmid carrying all the genes encoding the enzymes of the determined rate-

limiting reactions, need to be constructed.

Keywords: Metabolic engineering, flux, rate-limiting step, phenylalanine.


50

O-20


51

O-21

Metabolic flux analysis for recombinant human growth hormone

production by Pichia pastoris

Pınar Çalık, Bahar İnankur, Elif Ş. Soyaslan, Merve Şahin, Hatice Taşpınar

Department of Chemical Engineering, Industrial Biotechnology and Metabolic Engineering

Laboratory, Middle East Technical University, 06531 Ankara, Turkey,

[email protected]

The methylotrophic yeast Pichia pastoris has become a popular host for industrial

protein production due to its ability to produce foreign proteins at high levels. An overview of

the literature on recombinant-protein (r-protein) production by Pichia pastoris reveals the

importance of the proper choice of carbon source(s) and their feeding strategy. In the present

work, the influence of methanol feeding rate on intracellular reaction network of recombinant

human growth hormone (rhGH) producing Pichia pastoris were investigated in the medium

containing sorbitol at three different specific growth rates (μ), namely, 0.02 (MS-0.02), 0.03

(MS-0.03), and 0.04 (MS-0.04) to obtain a deeper understanding of the regulatory circuitry of

P. pastoris, using the established stoichiometry-based model containing 102 metabolites and

141 reaction fluxes. Based on the variations in cell, rhGH, protease, sorbitol concentrations

and specific alcohol oxidase activity with the cultivation time bioprocess were divided into

four three representative periods. To analyze each period, a screenshot of the metabolism is

taken, that is extracellular concentration data from representative points of each period are

used in the metabolic flux analysis. Period I (0<t<8 h) includes the lag phase, where rhGH

synthesis just starts to increase; Period II (8≤t<15 h) is the exponential phase; Period III

(15≤t<18 h) is the exponential phase where the rhGH was the highest; and Period IV (t≥18) is

the diminution phase for rhGH and cell synthesis. The data for cultivation times of t1 = 7 h, t2

= 14 h, t3 = 17 h and t4 = 20 h were used to obtain the intracellular metabolic flux distributions

in Periods I, II, III, and IV respectively. The diversions in the pathways and certain metabolic

reactions and potential strategies for improving rhGH production will also be discussed.

Keywords: Metabolic flux analysis, rate limiting step, Pichia pastoris, human growth

hormone


52

O-21


53

O-22

Carbon Aerogel Supported Nickel Nanoparticles By Supercritial Carbon

Dioxide Deposition

Selmi Erim Bozbağa, Lichun Zhangb, Mark Aindowb and Can Erkeya

aDeparment of Chemical and Biological Engineering, Koç University, 34450, Sariyer,

Istanbul, TURKEY bDepartment of Chemical, Materials and Biomolecular Engineering, Institute of Material

Science, University of Connecticut, Storrs, CT 06269, USA


Supercritical deposition is a relatively new ad promising technique to prepare

supported catalysts. The technique involves the dissolution of an organometallic (OM)

precursor in supercritical carbon dioxide (scCO2) and the adsorption of OM to the porous

support from the scCO2 solution. Once the OM precursor is adsorbed, it can be converted to

its metal form using various thermal or chemical reduction methods leading to supported

nanoparticles. In this study, nickel nanoparticles were incorporated for the first time on the

surface of a carbon aerogel support using supercritical deposition. Carbon aerogels with

different pore sizes were synthesized by pyrolysis of resorcinol-formaldehyde aerogels

obtained via a sol-gel route and scCO2 drying. Carbon aerogels were impregnated with

nickel(II) acetylacetonate (Ni(acac)2) precursor from scCO2 solution at 30MPa and 60°C. The

resulting material was subsequently subjected to hydrogen at atmospheric pressure and at

temperatures of 170°C to 200°C leading to nickel nanoparticles on the surface of the carbon

aerogel support. The catalysts were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) and

Transmission Electron Microscopy (TEM). The influence of metal loading (3 wt. % and 5 wt.

%), the reduction temperature and the pore size of the carbon aerogel on the size and

dispersion of nanoparticles were investigated. The particle size of the nanoparticles ranged

between 7 and 20 nm depending on various nickel loadings and reduction temperatures. The

electrocatalytic activity of the catalysts were evaluated by cyclic voltammetry.

Keywords: supported nanoparticles, nickel, supercritical deposition


54

O-22

Süperkritik Karbon Dioksit Depozisyonu İle Karbon Aerojel Destekli Nikel

Nanoparçacıkları Sentezi

Selmi Erim Bozbağa, Lichun Zhangb, Mark Aindowb ve Can Erkeya

a Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Bölümü, Koç Üniversitesi, 34450, Sarıyer, İstanbul,

Türkiye b Department of Chemical, Materials and Biomolecular Engineering, Institute of Material

Science, University of Connecticut, Storrs, CT 06269, USA


Süperkritik depozisyon, destekli katalizör hazırlamak için nispeten yeni ve ümit verici

bir metottur. Bu teknikte önce bir organometalik (OM) ön madde süperkritik karbon dioksit

(scCO2) içinde çözünür ve ardından scCO2 çözeltisinden gözenekli bir destek maddesine

adsorblanır. OM adsorbe olduktan sonra, çeşitli kimyasal veya ısıl yollarla metal haline

çevrilebilir. Sonuç olarak, destekli metal nanoparçacıkları oluşur. Bu çalışmada, süperkritik

depozisyon yöntemiyle ilk defa, karbon aerojellerin yüzeylerinde nikel nanoparçacıkları

oluşturulmuştur. Değişik gözenek boyutlarındaki karbon aerojeller, sol-jel yolu ve scCO2

kurutma ile elde edilmiş risorsinol-formaldehit aerojellerinin pirolizi ile meydana getirilmiştir.

Nikel(II) asetilasetonat (Ni(acac)2), 30MPa ve 60°C’deki scCO2 çözeltisinden karbon

aerojellere emprenye edilmiştir. Bunu takiben, meydana gelen kompozit, atmosfer basıncında

ve 170 ile 200°C arasında sıcaklıklarda hidrojene maruz bırakılarak karbon aerojel yüzeyinde

nikel nanoparçacıkları oluşturulmuştur. Katalizörler, X-Işını Difraksiyonu (XRD) ve

Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ile karakterize edilmiştir. Metal miktarı (kütlece %3

ve %5), indirgeme sıcaklığı ve karbon aerojellerin gözenek boyutunun nanoparçacıkların

boyutu ve dağılımı üzerine etkisi incelenmiştir. Çeşitli nikel miktarlarına ve indirgeme

sıcaklıklarına bağlı olarak nanoparçacıkların parçacık boyutu 7 ile 20nm arasında değişmiştir.

Katalizörlerin elektrokatalitik aktiviteleri Siklik Voltametri (CV) kullanılarak

değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: destekli nanoparçacıklar, nikel, süperkritik depozisyon


55

O-23

Performance and Characteristics of Iron Containing ZSM-5 Zeolites in the

Oxidative Dehydrogenation of Propane with N2O

A. Ates a, C. Hardacreb and A. Goguetb

aCumhuriyet University, Engineering Faculty, Department of Chemical Engineering, 58140

Sivas, Turkey, [email protected] bSchool of Chemistry and Chemical Engineering, Queen's University Belfast, Belfast BT9

5AG, Northern Ireland

The iron containing ZSM-5 zeolites have showed remarkable activity and selectivity

in the oxidative dehydrogenation of propane with N2O as well as hydroxylation of benzene

and epoxidation of propene. This is related with oxygen species formed via N2O activation

over the Fe-ZSM-5 zeolites. In this work, a series of iron containing zeolites with varying

Si/Al ratios (11.5 to 140) and low iron content ( ~0.9 wt. % Fe ) are synthesised by solid-state

ion exchange with commercially available zeolites and tested in the dehydrogenation of

propane with N2O. The catalysts were characterised by XRD, SEM-EDX, Ar-Adsorption,

NH3-TPD, H2-TPR, DRIFT, UV/vis and XPS. Moreover, the catalytic performances of Fe-

ZSM-5 were compared with Fe/SiO2 samples and responsible iron species in dehydrogenation

and total oxidation were to try to determine based on their characterisation results and

catalytic performances in decomposition of N2O and dehydrogenation of propane with N2O.

With increase in the Si/Al ratio, whereas N2O conversion is decreasing, a slightly increase in

the propane conversion and an distinctive increase in the selectivity towards propene are

observed. This might be result of differences in acidity of zeolites and in the number of iron

cations introduced into zeolites with varying Si/Al. In addition, the iron species responsible

for the N2O decomposition and dehydrogenation of propane are different each other, which

can be determined with the assistance of H2-TPR, UV/vis, XPS , DRIFT, NH3-TPD.

Keywords: Dehydrogenation of propane, N2O, Fe-ZSM-5


56

O-23

N2O ile Propanın Oksidatif Dehidrojenasyonunda Demir içeren ZSM-5

Zeolitlerinin Aktiviteleri ve Karakteristikleri

A. Ates a, C. Hardacreb ve A. Goguetb

aCumhuriyet Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü , 58140 Sivas,

Türkiye, [email protected] bSchool of Chemistry and Chemical Engineering, Queen's University Belfast, Belfast BT9

5AG, Kuzey İrlanda

Demir içeren ZSM-5 zeolitleri benzenin hidroksilasyonu ve propenin epoksidasyonu

benzer olarak N2O ile propanın oksidatif dehidrojenasyonunda önemli miktarda aktivite ve

seçimlilik göstermektedirler. Bu Fe-ZSM-5 zeolitleri yüzeyinde N2O aktivasyonuyla oluşmuş

oksijen türleriyle ilişkilidir. Bu çalışmada, değişen Si/Al oranlı (11.5-140) ve düşük demir

içerikli ( ~% 0.9 wt. Fe ) zeolitlerin bir serisi ticari olarak mevcut olan zeolitlerle katı

hal iyon değişimiyle sentezlenmiş ve N2O ile propanın dehidrojenasyonunda test edilmiştir.

Katalizörler XRD, SEM-EDX, Argon -Adsorpsiyonu, NH3-TPD, H2-TPR, DRIFT, UV/vis ve

XPS ile karakterize edilmiştir. Ayrıca, Fe-ZSM-5’in katalitik aktiviteleri Fe/SiO2 örnekleriyle

karşılaştırılmıştır. Dehidrojenasyon ve toplam oksidasyondan sorumlu demir türleri,

karakterizasyon sonuçları ve N2O’nun dekompozisyonu ve N2O ile propanın

dehidrojenasyonu aktiviteleri temel alınarak belirlenmeye çalışılmıştır.

Si/Al oranın artmasıyla, N2O dönüşümü azalırken, propan dönüşümünde hafif bir artmış,

propen seçimliliği ise belirgin bir artış gözlenmiştir. Bu zeolitlerin asitliğinde ve değişen

Si/Al oranıyla zeolitlere yüklenen demir katyonların sayısındaki farklılıkların bir sonucu

olabilir. Ayrıca N2O dekompozisyonundan ve propanın dehidrojenasyonundan sorumlu demir

türleri birbirinden farklıdır ve bunlar H2-TPR, UV/vis, XPS, DRIFT, NH3-TPD yardımıyla da

belirlebilmektedir.

Anahtar Kelimeler: Propanın dehidrojenasyonu, N2O, Fe-ZSM-5


57

O-24

Electrochemical Performance of Low Pt and Ru Loaded Fe-Ni Bimetallics

as an Anode Electrode in Direct Ethanol Fuel Cells

N.Alper Tapan, Özlem Yıldız

Department of Chemical Engineering, Gazi University, Ankara, TURKEY

Faculty of Engineering & Architecture, e-mail: [email protected]

Today, high energy demand and environmental issues brings up the need for clean

alternative energy sources. Polymer electrolyte membrane fuel cells, at this point play the key

role since green energy sources like ethanol can be used to generate electricity. Direct ethanol

fuel cells have higher theoretical cell voltage and have a potential of generating higher

number of protons on the anode when compared with hydrogen fuel cells. In spite of this,

alcohol crossover and the poisoning effect of decomposition products during electro-oxidation

of lower alcohol is still a problem. Therefore, cathode electrodes which would minimize

alcohol crossover effect and anode electrodes which would eliminate surface decomposition

products of alcohol like carbon monoxide should be developed. Inevitably, anode electrodes

in DAFC’s involve alloys of platinum transition metals like PtSn ,PtRu, PtSnNi, PtRh,

PtSnRh. In this respect, non-noble transition metal bimetallics can be searched that have close

electrochemical properties to high performance electrocatalysts.

In this study, electrochemical behavior of low Pt and Ru loaded (< 1%) Fe-Ni

bimetallics prepared by ion exchange technique were investigated. Surface and bulk

properties of home-made catalysts prepared at different reduction temperatures were

determined by XPS and ICP techniques. At the same time, electrochemical stability and

activity to wards ethanol electro-oxidation were observed. Application of electrocatalysts on

the anode electrode of direct ethanol fuel cell exhibited superior polarization compared with

Pt/C (20wt% Pt) commercial catalyst.

Keywords: Anode, fuel cell, ethanol, electrode, oxidation

mailto:[email protected]


58

O-24

Düşük Pt ve Ru Yüklenmiş Fe-Ni İkili Metallerin Elektrokimyasal

Performanslarının Doğrudan Etanol Yakıt Hücrelerinde Anot Elektrotu

Olarak Değerlendirilmesi

N.Alper Tapan, Özlem Yıldız

Kimya Mühendisliği Bölümü, Gazi Üniversitesi , Ankara, TÜRKİYE Mühendislik Fakültesi, e-posta: [email protected]

Günümüzde, yüksek enerji talebi ve çevresel sorunlar temiz alternatif enerji

kaynaklarına ihtiyacı ortaya çıkarmaktadır. Bu noktada, polimer membran elektrolit yakıt

hücreleri, etanol gibi yeşil enerji kaynaklarını elektrik üretmek amacıyla kullandığı için

anahtar roldedir. Doğrudan etanol yakıt hücrelerinin (DEYH) hidrojen yakıt hücreleri ile

kıyaslandığında yüksek teorik hücre voltajı, daha fazla sayıda proton üretebilme potansiyali

gibi avantajları bulunmaktadır. Buna karşın, alkol’ün katoda taşınması ve elektro-oksidasyon

sırasında alkolün parçalanması ile oluşan zehirlenme etkisi halen sorun teşkil etmektedir.

Bundan dolayı, alkol geçişini minimize edebilecek katot elektrotların ve karbon monoksit gibi

yüzeyde tutunan parçalanma ürünlerini elimine edebilecek anot elektrotların geliştirilmesi

gerekmektedir. Kaçınılmaz olarak, DEYH’lerdeki anot elektrotlar PtSn ,PtRu, PtSnNi, PtRh,

ve PtSnRh gibi platin alaşımlarını içermektedir. Bu bağlamda, yüksek performanslı

elektrokatalizörlere yakın elektrokimyasal özellikleri olan soy olmayan metal çiftleri

araştırılabilir.

Bu çalışmada, iyon değiştirme tekniği ile hazırlanmış düşük Pt ve Ru yüklenmiş (<

1%) Fe-Ni ikili metallerinin elektrokimyasal davranışı incelenecektir. Farklı indirgenme

sıcaklığında hazırlanan katalizörlerin yüzey ve yığın özellikleri XPS ve ICP teknikleri ile

tespit edilecektir. Aynı zamanda, elektrokimyasal stabilite ve etanol elektro-oksidasyonuna

karşı aktiviteleri de gözlenecektir. Hazırlanan elektrokatalizörlerin bazıları ticari (ağırlıkça

%20 Pt içeren) Pt/C’a göre üstün özellik göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Anot, yakıt hücresi, etanol, elektrot, oksidasyon



59

O-25

Synthesis of Bimetalic Nanosol PILCs for Abatement of Chlorinated

Volatile Organic Emissions and Catalytic Test

Nurgün Beşün, İlyas Deveci, Hanife Erden, Lütfi Erden, Erhan Kaplaner

Muğla Üniversitesi FEF Kimya Bölümü, Muğla;

e-mail: [email protected], [email protected]

Chlorinated volatile organic compounds (CVOCs) are important pollutants due to their

higher toxicity, inertness and widespread application in industries. Besides chlorinated

volatile organic compounds emissions are toxic and carcinogenic, they cause the ozone layer

depletion (global warming) and photochemical smog formation. Catalytic combustion is a

viable technology for the abatement of CVOCs. Because direct combustion has high

operating costs. Catalytic CVOCs oxidation reaction requires both acid and redox centers.

Oxidations of CVOCs produce HCl, Cl2, H2O and CO2 . Cl2 can attack and deactivate the

catalyst. Catalysts have to possess high stability in the presence of Cl2 and HCl.

Recently development of PILC (Pillared Interlayered Clay) structure has been very

important in designing and synthesis as catalytic material. Metal polyoxycations, mixed metal

oxide clusters or colloidal nanosol particles have been used as pillaring agents during the

intercalation of PILCs systems. Using of colloidal particles, nanosol PILC as catalyst surface,

because of their high surface area and high thermal stability, is considered as alternative for

other PILC systems.

In this Project, Nanosol PILCs were synthesized appropriately by sol-gel method to

solve problems in catalytic CVOCs oxidation reactions and were built bimetalic doping by

metals, to obtain high catalytic activity in oxidation reaction. Characterization of resulting

(Cu,Cr) doped nanosol (SiO2-TiO2) PILC catalyst systems were carried out by XRD,FTIR, N2

Adsorption and SEM-EDX analysis. Catalytic activity of bimetalic Nanosol PILCs was tested

for the oxidation reaction in a fixed bed reactor. TCE (Trichloroethylene) was used as a model

compound of CVOC and TCE conversion of 98-100% and 95-98% COx yield were found at

low reaction temperatures.

Keywords: Nanosol PILCs; Oxidation Reaction; Packed Bed Reactor; Tailered Clay;

Trichloroethylene

Acknowledgment

The authors thank TUBITAK-MAG (National Science and Technology Foundation of

Turkey, Engineering Research Group) for the financial support (Project no 108 M-615)


60

O-25

Uçucu Organik Salımların Katalitik Giderilmesi için Bimetalik Nanosol

PILCs Geliştirilmesi ve Test Edilmesi

Nurgün Beşün, İlyas Deveci, Hanife Erden, Lütfi Erden, Erhan Kaplaner

Muğla Üniversitesi FEF Kimya Bölümü, Muğla;

e-posta: [email protected], [email protected]

Uçucu organik bileşiklerin salımları, gerek endüstriyel olarak gerekse evlerde ve

sanayide temizlik amacıyla (klorine olmuş olanlar) çok yaygın kullanıldığından çevresel ve

insan sağlığını tehdit eder nitelik kazanmıştır. Çünkü özellikle klorine olmuş uçucu organik

bileşiklerin (CVOCs) salımları son derece zehirli kanserojen olması yanında ozon tabakasının

bozulmasına (küresel ısınma), fotokimyasal sis oluşumuna neden olmaktadır. CVOCs’un yok

edilmesinde katalitik oksidasyon yöntemi teknolojik olarak en kullanışlı olanıdır. Katalitik

CVOCs oksidasyon reaksiyonu asit ve redoks merkezleri içerir ve oksidasyonda ürün olarak

HCl, Cl2, H2O ve CO2 çıkar. Cl2’un kataliz deaktivasyonu ve HCl-Cl2 ortamında stabilizasyon

gibi problemler nedeniyle kataliz sistemlerin uygun bir şekilde tasarlanması gerekir.

Son zamanlarda kil materyali kullanılarak geliştirilen PILCs (Pillared interlayer Clay)

yapıları katalitik materyal olarak tasarım ve sentezlemede ön plana çıkmaktadır. PILCs

sistemleri interkalasyon işlemi polioksikatyonlar, mixed metal oksit kluster veya koloidal

nanosol partiküller gibi pillar vasıtaları ile gerçekleştirilmektedir. Son zamanlarda koloidal

partikül nanosol PILCs in kataliz yüzeyi olarak kullanımları yüksek yüzey alanı ve termal

stabiliteleri nedeniyle, diğer PILCs sistemlere alternatif olarak göz önüne alınmaktadır.

Bu çalışmada nanosol PILCs sol-gel yöntemiyle sentezlenerek oksidasyon

reaksiyonlarında katalitik aktivitesi yüksek olduğu bilinen geçiş metallerin uygun

kombinasyonlarıyla bimetalik giydirme yapılmıştır. Elde edilen (Cu,Cr) doplu nanosol (SiO2-

TiO2) PILCs kataliz sistemlerin karakterizasyon çalışmaları XRD, FTIR, N2-adsorpsiyon ve

SEM-EDX analizleri yapılarak gerçekleştirilmiştir. Nanosol PILCs kataliz sistemlerinin

katalitik aktiviteleri sabit yataklı reaktörde gerçekleştirilen oksidasyon reaksiyonunda test

edilmiştir. CVOC olarak TCE nin kullanıldığı oksidasyon reaksiyonunda düşük sıcaklıklarda

%98-100 dönüşüm ve %95-98 COx seçimlilik gibi yüksek değerler elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Nanosol PILCs; Oksidasyon Reaksiyonu; Sabit Yataklı Reaktör;

Trikloroetilen (TCE).

Ek bilgi: Bu çalışma TUBİTAK tarafından 108 M 615 nolu Proje kapsamında desteklenmiştir.


61

O-26

The Investigation of Electrochemical Oxidation of Formic Acid on Pt and

Pd Modified Gas Difussion Layer

Anya Beytaroğlua, Derya Röpkea, Rezzan Aydına, Thorsten Röpkeb ve Fatih Kölelia

a Mersin University, Faculty of Arts and Sciences, Chemistry Department, Ciftlikköy Campus

33320 Mersin, Turkey, b HIAT Ggmbh Schwerin, Germany

[email protected]

Because of increasing energy demand in the world, fuel cells attraching wide interest.

Their application field is varrying from street lights to automobile [1]. However, high costs

by producing hinders the application in daily-usage.

The direct use of hydrogen in fuel cells and methanol, ethanol and formic acid which

known as hydrogen sources can be used as well. In last 10 years, there are many researchs in

formic acid fuel cells [2]. Because, formic acid has a higher theoretical open circuit potential

(1.4 V) than the other fuel cells and crossover of formic acid through the polymer membrane

is lower. Because of this, the power output of formic acid fuel cells is remarkable high [3].

However, due to corrosive character of formic acid, the live-time of the cells and other

materials are negativly affected.

In the present study, formic acid oxidation was investigated on Pt and Pd modified gas

difussion layers (GDL). In this case, the catalyst sludge, which is prepared from HiSpec 3000

which contain % 20 Pt (3.5 nm) and Fumion, applied on the GDL by Screen Printing method.

Then, prepared material is tempered for drying. In the following step, this material was used

as an electrode and electrochemical behaviours of the electrode were investigated by cyclic

voltametry and impedance measurments in 0.5 M H2SO4 and xM HCOOH/0.5M H2SO4

electrolytes. Behaviours of the prepared electrocatalyst in 1 M HCOOH solution is shown in

Fig.1.

Fig.1. The cyclic voltammograms and Nyquist plots of Pt modified GDL in 1 M HCOOH/0.5 M H2SO4.

Keywords: Fuel Cells, Formic acid, Gas Diffusion Layers (GDL) and Screen Printing.

[1] Linden, D., “Handbook of Batteries and Fuel Cells”, Mc-Graw Hill Publishing Company, New York, 1984.

[2] Zhu, Y., Ha, Y.S. ve Masel, R.I., “High power density direct formic acid fuel cells ”, J. Power Sources, 130 : 8–14(2004). [3] Rice, C., Ha, S., Masel, R.I. ve Wieckowski, A., “Catalysts for direct formic acid fuel cells ”, J. Power Sources, 115: 229–235 (2003).


62

O-26

Formik Asidin Elektrokimyasal Oksidasyonunun Pt ve Pd ile Modifiye

Edilmiş Gaz Difüzyon Tabakası (Gdl) Üzerinde İncelenmesi

Anya Beytaroğlua, Derya Röpkea, Rezzan Aydına , Thorsten Röpkeb ve Fatih Kölelia

a Mersin Üniversitesi FEF kimya Bölümü Çiftlikköy Kampüsü 33320 Mersin, Türkiye

b HIAT Ggmbh Schwerin, Almanya

[email protected]

Artan enerji talebini karşılayabilmek için üretilen yakıt hücreleri geniş kullanım

alanına sahiptirler[1]. Ancak, üretim maliyetinin yüksek olması ve çalışma aşamalarında

karşılaşılan problemler yakıt hücrelerinin uygulamaya geçmesini sınırlamaktadır.

Yakıt hücrelerinde hidrojenin doğrudan kullanımının yanı sıra, hidrojen kaynağı

olarak bilinen metanol, etanol, formik asit gibi karbonil bileşikleri de kullanılmaktadır. Son

10 yıldır, formik asit yakıt hücreleri üzerine bir çok çalışma yapılmaktadır [2]. Bunun nedeni,

formik asit yakıt hücrelerinin, diğer yakıt hücrelerine göre daha yüksek açık akım

potansiyeline (1.4 V) sahip olmasıdır. İlaveten, formik asidin memrandan karşı yarı hücreye

difüzyon hızının düşük olması nedeniyle formik asit yakıt hücrelerinin çıkış gücü yüksektir

[3]. Diğer taraftan formik asidin korozyona meyilli olması kullanılan hücre ve diğer

malzemelerin kullanım sürelerini olumsuz etkilemektedir.

Bu çalışmada, Pt ve Pd ile modifiye edilmiş bir elektrodun (GDL), formik asit

oksidasyonundaki elektrokimyasal davranışı incelenmiştir. Bu amaçla gaz difüzyon

tabakasından alınan kesit üzerine, kütlece %20 Pt (3.5 nm boyutunda) içeren HiSpec 3000 ve

Fumion ile hazırlanan katalizör çamuru sürülmüştür (Screen Printing). Daha sonra bu

malzeme kuruması için temperlenerek elektrot haline getirilmiştir. Hazırlanan elektrodun 0.5

M H2SO4 ve xM HCOOH/0.5M H2SO4 çözeltilerindeki davranışı dönüşümlü voltametri ve

impedans ölçümleri ile incelenmiştir. Şekil 1 de hazırlanan katalizörün 1 M HCOOH içindeki

davranışı gösterilmektedir.

Şekil 1. Pt ihtiva eden katalizörün 1 M HCOOH/0.5 M H2SO4 içinde 20 mV/s tarama hızı ile alınan dönüşümlü

voltamogramı ve farklı potansiyellerde alınan impedans eğrileri

Anahtar Kelimeler: Yakıt Hücreleri, Formik asit, Gaz Difüzyon Tabakası, Screen Printing.

[1] Linden, D., “Handbook of Batteries and Fuel Cells”, Mc-Graw Hill Publishing Company, New York, 1984.

[2] Zhu, Y., Ha, Y.S. ve Masel, R.I., “High power density direct formic acid fuel cells ”, J. Power Sources, 130 : 8–14(2004).

[3] Rice, C., Ha, S., Masel, R.I. ve Wieckowski, A., “Catalysts for direct formic acid fuel cells ”, J. Power Sources, 115: 229–235 (2003).


63

POSTER PRESENTATIONS


64

P-01

PROX Performance Of The Pt-Sn/AC Catalyst For Fully Realistic Feed:

Effects Of CO2, Water Vapor And CH4 Presence In Feed Mixture

İ. Ilgaz Soykal, Birim Duru, Sabriye Güven, A. Erhan Aksoylu

Department of Chemical Engineering, Boğaziçi University, 34342 Bebek, Istanbul, Turkey

[email protected]

Preferential CO oxidation over 1%Pt-0.25Sn/AC catalyst was studied for various feed

compositions including fully realistic feed. The real time performance of the catalyst and the

effect of reaction parameters on its PROX activity and selectivity were investigated. The

reaction parameters tested were temperature, oxygen flow rate in the feed, presence of water

vapor and carbon dioxide in the feed, individual presence of methane in the feed and, lastly,

presence of methane in the feed including CO2 and water vapor. The results showed that

presence of CO2 and H2O in the feed does not significantly affect the CO conversion

performance and CO selectivity of the catalyst. The PROX performance of the catalyst for

realistic H2-rich feed including CO2, H2O and methane was almost equivalent to its

performance for the ideal feed (ie. feed free of CO2, H2O and CH4) when the O2:CO ratio in

the feed mixture was 1.25. In the tests, CO conversion was found increasing with a decrease

in temperature for 135-110 oC range, indicating enhancement in CO selectivity with a

decrease in temperature. The CO conversion of the catalyst reached for the W/F value tested

was ca.90% at 110 oC for realistic feed conditions.

Keywords: Preferential CO Oxidation; PROX; Hydrogen Purification; Fuel Processors


65

P-01

Gerçekçi Besleme Koşullarında Pt-Sn/AC Katalizörünün Tercihli

Oksidasyon Tepkimesi Performansı: Besleme Karışımındaki CO2, CH4 ve

Su Buharının Etkisi

İ. Ilgaz Soykal, Birim Duru, Sabriye Güven, A. Erhan Aksoylu


[email protected]

Tercihli oksidasyon tepkimesi (PROX) %1Pt-%0,25Sn/AC katalizörü üzerinde

tamamen gerçekçi besleme karışımı da dahil çeşitli kompozisyonlarda besleme karışımlarıyla

çalışılmıştır. Katalizörün gerçek zamanlı performansı, tepkime parametrelerinin tercihli

yanma aktivitesi ve seçimliliği araştırılmıştır. Test edilen tepkime parametreleri; sıcaklık,

besleme karışımındaki O2 akış hızı, belseme karışımındaki CO2, su buharı ve tek başına CH4

varlığı, son olarak da CO2 ve su buharı ihtiva eden besleme karışımında CH4 bulunmasıdır.

Sonuçlar, besleme karışımına CO2 ve H2O eklemenin katalizörün CO dönüşüm performansı

ve seçimliliği üzerinde çok fazla bir etkisi olmadığını göstermektedir. Besleme karışımındaki

O2:CO oranı 1.25 iken katalizörün hidrojen bakımından zengin CO2, H2O ve CH4 içeren

besleme koşullarında tercihli oksidasyon performansı, ideal (CO2, H2O ve CH4 içermeyen)

besleme koşullarındaki performansıyla neredeyse eşittir. Testlerde 135-110ºC sıcaklık

aralığında sıcaklık düşüşüyle beraber CO dönüşümünde artış gözlenmiştir. CO

dönüşümündeki bu artış sıcaklık düşüşüyle CO seçimliliğinin arttığını göstermektedir.

110ºC’ta gerçekçi besleme koşullarında test edilen W/F değeri için katalizörün CO dönüşüm

değerleri %90’a ulaşmıştır.

Anahtar Kelimeler: Tercihli CO oksidasyonu, PROX, Hidrojen pürifikasyonu, yakıt

prosesörleri


66

P-02

Effect of Pt Incorporation on The Electronic and Oxygen Chemisorption

Properties of Ni Surface

Aslıhan Sümer, Elif Ercan, A. Erhan Aksoylu

Department of Chemical Engineering, Boğaziçi University, 34342 Bebek, Istanbul, Turkey

[email protected]

The changes in the properties of Ni(111) surface led by Pt substitution and the

resulting decrease in oxygen chemisorption stability upon Pt-Ni surface alloy formation were

investigated. It was shown that Pt-Ni surface alloy formation is energetically favored on the

Ni(111) surface, based on the fact that Pt substitution decreases both the total energy and the

tensile stress effective on the surface. The decrease in surface stress leads to a decrease in the

rate of electron transfer from the surface Ni atoms to oxygen and, as a consequence, to a

weakened oxygen chemisorption stability on the surface. The overall results confirm that Pt-

Ni surface alloys have a higher tendency to stay in metallic form, compared to monometallic

Ni, and this is one of the reasons of increased catalytic activity and enhanced stability of Pt-Ni

bimetallic catalysts in oxidative steam reforming, especially at low reaction temperatures.

Keywords: Pt-Ni, surface alloy, steam reforming, oxidative steam reforming, oxygen adsorption, DFT


67

P-02

Pt Eklenmesinin Ni Yüzeyinin Elektronik ve Oksijen Tutma Özelliklerine

Etkisi

Aslıhan Sümer, Elif Ercan, A. Erhan Aksoylu


[email protected]

Ni(111) yüzey özelliklerinde Pt eklenmesi kaynaklı olan değişim ve oluşan Pt-Ni

yüzey alaşımının oksijen tutma kararlılığındaki düşüş incelenmiştir. Pt eklenmesi sonucunda

düşüş gösteren yüzey toplam enerji ve yüzey gerilim stres değerleri Ni (111) yüzeyini baz

alan Pt-Ni yüzey alaşımının oluşumunun termodinamik açıdan anlamlı olduğunu göstermiştir.

Yüzey gerilimindeki bu düşüş yüzey Ni atomlarından yüzeyde tutunan oksijene elektron

aktarım hızını düşürmüş ve bunun sonucunda yüzeyde tutulan oksijenin kararlılığında

zayıflamaya neden olmaktadır. Sonuçların genel değerlendirmesi, tek metalli Ni yüzeyi ile

karşılaştırıldığında Pt-Ni yüzey alaşımının metalik yapıda kalış kararlılığının daha yüksek

olduğunu teyid etmiş; bunun da Pt-Ni çift metalli katalizörlerinin özellikle düşük sıcaklık

seviyelerinde gösterdikleri yüksek OSR aktifliği ve kararlılıklarının nedenlerinden biri

olduğuna işaret etmiştir.

Anahtar Kelimeler: Pt-Ni, yüzey alaşımı, buharla reformlama, oksidatif buharla reformlama,

oksijen tutunması, DFT


68

P-03

Coating of Membrane Surface with Platin Catalyst by Electroless Plating

(ELP)Technique

Alpay Şahin, Handan Aktan, Türkan Kocabaş, İrfan Ar, Muzaffer Balbaşı

Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü,


Fuel cells gains increasing importance as power production systems those converting

chemical energies of fuel and oxidant directly to the heat and electricity.Polymer Electrolyte

Membrane Fuel Cells (PEMFC) are the most attractive fuel cell due to their high efficiency,

high current density, silent operation, and being environment friendly systems. Membrane

electrode assembly that consist of a membrane whose main functions are transportation of

protons those occur as a result of hydrogen oxidation on anode and to separate fuel and

oxidant gasses and electrodes catalyst layers on which oxidation and reduction reactions take

place is regarded as the most important part of the fuel cell.

The most widely used membrane-electrode assembly preparation method is the hot

pressing method. In this study, electroless plating technique was used as an alternative to the

hot pressing method. Membrane surface was covered with a conductive polymer (polypyroll)

layer before platin was loaded on the membrane surface by reducing. This method has the

advantages over the classical methods such as simplicity, does not required use of

sophisticated high cost equipments and having high performance. In this study 6 membrane

samples with different silica contents (%5, %10 ,%15, %20, %25 ve %40) were synthesized.

Proton conductivities of these membranes were measured by two probe techniques by using

Solartron 1287-1296 combination. The highest proton conductivity value was obtained for the

membrane with 20% silica additive as 1.4 mS/cm. Commercial Nafion 117 membrane with

0.4 mg Pt/cm2 has the proton conductivity of 0.1 S/cm. This high proton conductivity of

commercial membrane is the result of application of protonization. Therefore, better results

can be obtained if membrane electrode assembly is prepared after the protonization of

membrane.

Keywords: ELP(electroless plating), Pt catalyst, compozite membrane


69

P-03

ELP (Electroless Plating)Tekniği ile Pt Katalizörün Membran Yüzeyine

Kaplanması

Alpay Şahin, Handan Aktan, Türkan Kocabaş, İrfan Ar, Muzaffer Balbaşı

Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü,


Yakıt hücreleri, hidrojen ve oksitleyicinin kimyasal enerjilerini doğrudan ısı ve

elektrik enerjisine çeviren güç üretim sistemleri olarak gittikçe artan bir öneme sahiptiler.

Polimer elektrolit membranlı yakıt hücreleri (PEMYH), diğer yakıt hücresi türlerine oranla

daha yüksek akım yoğunlukları, daha yüksek verime sahip olmaları, sessiz çalışmaları ve

çevre dostu sistemler olmaları nedeniyle üzerinde en çok durulan yakıt hücresi türüdür.

Anotta yükseltgenen hidrojen protonlarını katoda iletmek ve yakıt ve oksitleyici gazları

birbirinden ayırmakla görevli polimer elektrolit membran (PEM) ve yüzeyinde indirgenme ve

yükseltgenme reaksiyonlarının gerçekleştiği katalizör tabakasından oluşan membran elektrot

düzeneği PEMYH’lerinin en önemli kısmı olarak nitelendirilebilir.

Membran elektrot düzeneğinin hazırlanmasında sıklıkla sıcak presleme yöntemi

kullanılmaktadır. Bu çalışmada sıcak presleme yöntemine alternatif olarak electroless plating

tekniği denenmiştir. Pt, membran yüzeyine iletken polimer (polipirol) kaplandıktan sonra

doğrudan iletken polimer üzerinde indirgenerek kaplanmıştır. Kaplama yöntemi klasik

yönteme göre daha basit, yüksek maliyetli ekipmanlar gerektirmeyen ve daha iyi performans

sağlayan bir yöntemdir. Değişen silika oranlarında (%5, %10 ,%15, %20, %25 ve %40) 6

farklı membran sentezlenmiştir. Sentezlenen membranların proton iletkenlikleri 2 proplu

teknikle Solartron 1287-1296 kombinasyonunda ölçülmüştür. Proton iletkenliği değerleri

incelendiğinde en iyi sonuç %20 silika katkılı membrandan (1.4 mS/cm) elde edilmiştir.

Ticari olarak kullanılan Nafyon 117 membranın 0.4 mg Pt/cm2 yüklemesinde proton

iletkenlik değeri 0.1 S/cm’dir. Ticari membranın iletkenlği protonlama işlemi yapıldıktan

sonra ölçüldüğü için %20 silika katkılı membrandan oldukça yüksek gözükmektedir.

Membranların protonlama işlemi yapıldıktan sonra kaplama yöntemiyle membran elektrot

düzeneği hazırlanırsa daha iyi sonuçlar elde edilecektir.

Anahtar Kelimeler: ELP(electroless plating), Pt katalizör, kompozit membran


70

P-04

Effect of Calcination Temperature and Metal loading on adsorption

characteristics of Pt/TiO2

Saygın Aras, Bahar İpek, Deniz Üner

Department of Chemical Engineering, Middle East Technical University, 06531 Ankara,

Türkiye, [email protected]

Thermal treatment of the catalysts may lead to changes in the support phase, metal

particle size as well as decoration of metal particles by TiOx moieties known in the literature

as SMSI effect. In order to investigate effects of calcination temperature, 0.5 and 1 wt. %

Pt/TiO2 catalysts were prepared by incipient wetness method calcined at 410, 450, 500 °C.

Changes in crystalline phases will be followed from XRD analysis. Particle size distribution

of catalysts will be determined from SEM analysis. Furthermore; adsorption characteristics

are determined from site energy distribution data via Tian-Calvet type heat flow

microcalorimetry coupled with a volumetric line. Site energy distribution of each catalyst will

be compared with SEM results. This will provide the relation between site energy distribution

and particle size distribution. For 0.5% Pt/TiO2 calcined at 410 °C, initial heats of CO and H2

adsorption were measured to be 160 kJ/mol and 130 kJ/mol respectively when the isotherm

was measured at 50 °C. CO adsorbed on the surface was evacuated and re-adsorption

experiment was performed. After re-adsorption, initial heat of CO adsorption was measured to

be approximately 350 kJ/mol indicating a restructuring of the surface upon chemisorption.

Relatively lower heats of adsorption during the first excursion could be related to SMSI effect

which is explained by TiO2 migration over metal particles. This effect could be revealed by

SEM analysis and consecutive adsorption cycles. Consequently it is expected to understand

the relation between calcination temperature, metal loading with particle size distribution, site

energy distribution and metal support interactions.

Authors would like to acknowledge TUBITAK CAYDAG 106Y075 for funding the research.

Keywords: Platinum, microcalorimetry, calcination temperature


71

P-04

Kalsinasyon Sıcaklığı ve Metal Yüklemenin Pt/TiO2 nin Adsorpsiyon

Karakteristiği Üstüne Etkisi

Saygın Aras, Bahar İpek, Deniz Üner

Kimya Mühendisliği Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, 06531 Ankara, Türkiye

[email protected]

Pt/TiO2 katalizörlerinin ısıl işleme tabii tutulması, katalizör desteğinin fazındaki ve

metal parçacık boyutundaki değişikliklerin yanı sıra, TiOx parçalarının metal parçacıklarının

üzerini kaplamasına (SMSI, güçlü metal destek ilişkisi) da sebep olmaktadır. Kalsinasyon

sıcaklığının etkilerini incelemek için 410, 450 ve 500 °C de kalsine edilmiş 0.5 ve 1 %

Pt/TiO2 katalizörleri ıslaklık başlangıcı yöntemiyle hazırlanmıştır. Kristal fazdaki

değişiklikler XRD analiziyle, parçacık boyutu dağılımı ise SEM ile gözlenecektir.

Katalizörlerin adsorpsiyon karakterizasyonu, hacimsel hatla birleştirilmiş Tian- Calvet tipi ısı

transfer mikrokalorimetrisinden elde edilen merkez-enerji dağılımıyla yapılmıştır. Elde edilen

merkez-enerji dağılımları ile parçacık boyutu dağılımı arasında bağlantı kurmak için

mikrokalorimetri verileri SEM verileri ile karşılaştırılacaktır. 410 C’de kalsine edilmiş 0.5%

Pt/TiO2 için CO ve H2 başlangıç adsorpsiyon ısı değerleri sırasıyla 160 ve 130 kJ/mol olarak

bulunmuştur. Yüzeye bağlanmış olan CO desorplandığında ve tekrar adsorpsiyon

yapıldığında, CO başlangıç adsorpsiyon ısı değeri 350 kJ/mol’a çıkmıştır. Bu artış, yüzeyin

adsorpsiyon sonucunda yeniden yapılandığını işaret etmektedir. İlk ölçümde gözlenen düşük

adsorpsiyon sıcaklıkları, TiO2 parçacıklarının metal parçacıklarının üstüne göç etmesiyle

tanımlanan güçlü metal destek ilişkisine bağlanabilir. Bu etki SEM analizleriyle ve art arda

yapılan adsorpsiyon deneyleriyle gözlemlenebilir. Sonuç olarak, kalsinasyon sıcaklığının ve

metal yüklemenin; parçacık boyutu, merkez-enerji dağılımı ve metal destek etkileşimi

arasındaki ilişkinin anlaşılması beklenmektedir.

Yazarlar, araştırmayı finanse eden TUBİTAK CAYDAG 106Y075 programına teşekkür eder.

Anahtar Kelimeler: Platin, Mikrokalorimetri, Kalsinasyon sıcaklığı


72

P-05

Carbon dioxide Reforming of Methane to Synthesis Gas over SBA-15

Supported Co-Ni Catalyst

Hale Ay, Deniz Üner

Department of Chemical Engineering, Middle East Technical University, Ankara 06531,

Turkey, [email protected], [email protected]

The catalytic reforming of methane with carbon dioxide to synthesis gas has attracted

great attention owing to the simultaneous reduction of two well-known greenhouse gases.

One of the serious problems in dry reforming of methane is the Bouduard reaction leading to

coke deposition. The catalytic performance of catalysts in dry reforming of methane and their

resistance to coke deposition depend on metal dispersion, physical and chemical properties of

the supporting material and the metal-support interactions. Due to their low cost and catalytic

performance, Ni based catalysts are of particular interest in dry reforming of methane from

the industrial point of view but they are prone to carbon deposition. In this study SBA-15 will

be used as a support for bimetallic Ni-Co catalysts in the presence of a metal oxide in order to

get an active catalyst having resistance to carbon deposition. The catalysts will be

characterized with respect to their surface area (BET), porosity (BJH), phase structures

(XRD), metal dispersion (H2 chemisorption), amount of coke deposited (TGA). Catalytic

activity measurements will be carried out in a fixed bed flow reactor and the reaction products

will be analyzed with an online quadrupole mass spectrometer. FTIR will be used to identify

the adsorption sites and reveal the stability of the surface carbonates. The effect of Co and

metal oxides on the competitive formation of carbon-carbon bond and carbon-oygen bond

will be discussed.

Keywords: Carbon dioxide reforming, Synthesis gas, SBA-15


73

P-05

SBA-15 Destekli Co-Ni Katalizörleri Üzerinde Metanın Sentez Gazına

Karbon dioksit ile Reformasyonu

Hale Ay, Deniz Üner

Kimya Mühendisliği Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 06531,


Metanın karbon dioksit ile sentez gazına olan katalitik reformasyonu iki iyi bilinen

sera gazının aynı anda azaltılması nedeniyle büyük ilgi çekmektedir. Metanın kuru

reformasyonundaki ciddi tehlikelerden biri karbon birikimine sebep olan Bouduard

reaksiyonudur. Kuru reformasyondaki katalizörün katalitik performansı ve kok birikime karşı

olan direnci metal dağılımına, destek maddesinin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ve metal-

destek etkileşimlerine bağlıdır. Nikel bazlı katalizörler düşük maliyeti ve katalitik

performansı nedeniyle endüstriyel açıdan metanın kuru reformasyonunda özellikle ilgi

alanıdır fakat karbon birikimine yatkındırlar. Bu çalışmada karbon birikimine karşı dirençli

aktif katalizör elde etmek amacıyla metal oksit varlığında SBA-15 destekli çift metalli Co-Ni

katalizörleri kullanılacaktır. Katalizörler yüzey alanlarına (BET), gözeneklerine (BJH), faz

yapılarına (XRD), metal dağılımına (H2 kimyasal adsorbsiyonu) ve biriken kok miktarına

(TGA) göre karakterize edileceklerdir. Katalitik aktivite ölçümleri sabit yataklı akışkan

reaktörde yapılacaktır ve reaksiyon ürünleri dört kutuplu çevrimiçi kütle spektrometresi ile

analiz edilecektir. Adsorbsiyon merkezlerinin belirlenmesi ve yüzey karbonatlarının

kararlılığının açığa çıkarılması için FTIR kullanılacaktır. Kobaltın ve metal oksitlerin karbon-

karbon ve karbon-oksijen bağının kompetitif oluşumu üzerindeki etkileri tartışılacaktır.

Anahtar Kelimeler: Karbon dioksit reformasyonu, Sentez gazı, SBA-15


74

P-06

Effect of Catalyst Preparation Conditions on Activity and Selectivity of

Pt/Sio2 Catalyst in Citral Hydrogenation

Can Okan Depboylu a, Selahattin Yilmaz b, Sedat Akkurt c

a Department of Materials Science and Engineering, Izmir Institute of Technology, Urla

Izmir, 35430, Turkey b Department of Chemical Engineering, Izmir Institute of Technology, Urla Izmir, 35430,

Turkey, e-mail: [email protected] c Department of Mechanical Engineering, Izmir Institute of Technology, Urla Izmir, 35430,

Turkey

In this study, the citral hydrogenation reaction in liquid phase over silica gel supported

Pt catalysts was studied. There are three hydrogenation sites of citral, isolated C=C double

bond, conjugated C=C double bond and a carbonyl group (C=O). It is desired to hydrogenate

carbonyl group selectively to produce valuable unsaturated alcohols, namely nerol and

geraniol. The Pt/SiO2 catalyst was prepared by impregnation method. Pt loading over silica

gel support was 1 % (w/w). The effects of parameters investigated in the present study

included catalyst activation temperature (350°C and 450°C), after calcination at 500oC, the

solvent type (ethanol, 2-pentanol), catalyst activation without calcination, washing of catalyst

with 0.1 M NaOH solution, the Pt precursor type (hexachloroplatinic acid (H2PtCl6), platinum

II acetylacetonate (C10H14O4Pt)). Citral hydrogenation reaction was performed in a semi-

batch reactor at 80°C, 6 bar H2 gas pressure and 1000 rpm stirring speed to investigate the

catalytic activity and selectivity. XRD and SEM analyses showed that SiO2 gel had an

amorphous structure. According to the NH3-TPD analysis, the calcination of SiO2 gel had no

significant change on surface acidity. According to the GC-MS analysis, the maximum citral

conversion (73%) was achieved at 350°C while the selectivity to nerol+geraniol (SNE+GE) was

39%. Increasing the activation temperature to 450°C decreased the conversion to 46% and the

SNE+GE to 22%. Washing of catalyst and using of 2-pentanol prevented the acetal formation

but decreased conversion (to 54.6%) and SNE+GE (to 30%). Catalyst activated without

calcination step gave lower conversion (37.9%) and the SNE+GE to 27%.

Keywords: Citral, hydrogenation, monometallic catalyst


75

P-06

Katalizör Hazırlama Koşullarının Pt/SiO2 Katalizörünün Sitral

Hidrojenasyonundaki Aktivitesine ve Seçiciliğine Olan Etkisi

Can Okan Depboylu a, Selahattin Yılmaz b, Sedat Akkurt c

a Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Urla İzmir,

35430, Türkiye b Kimya Mühendisliği Bölümü, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Urla İzmir, 35430, Türkiye

e-posta: [email protected] c Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Urla İzmir, 35430, Türkiye

Bu projede, silika jel destekli Pt katalizör üstündeki sıvı fazdaki sitral hidrojenasyon

reaksiyonu çalışılmıştır. Sitralin üç hidrojenasyon bölgesi vardır, izole C=C çift bağ, konjuge

C=C çift bağ ve karbonil grup (C=O). Karbonil grubun seçici hidrojenasyonu ile değerli

doymamış alkoller üretilmek istenmektedir, bunlar nerol ve geraniol’dür. Pt/SiO2 katalizör

doyurma metoduyla hazırlanmıştır. Silika jel desteği üzerine yüklenen Pt ağırlıkça % 1’ dir.

Bu çalışmada, kataliz aktivasyon sıcaklığı (350°C ve 450°C), 500oC’de kalsinasyon sonrası,

çözücü çeşidi (etanol, 2-pentanol), kalsinasyonsuz kataliz aktivasyonu, katalizin 0.1 M NaOH

çözeltisi ile yıkanması, Pt kaynağı çeşidi (hexachloroplatinic acid (H2PtCl6), platinum II

acetylacetonate (C10H14O4Pt)) parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Sitral hidrojenasyon

reaksiyonu 80°C’de 6 bar H2 gazı basıncında ve 1000 rpm karıştırma hızında yarı kesikli

reaktörde katalizör aktivitesinin ve seçiciliğinin belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. XRD ve

SEM analizleri SiO2 jelin amorf bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. NH3-TPD analizine

göre SiO2 jelin kalsinasyonunun yüzey asiditesinde belirgin bir değişiklik yapmadığı

görülmüştür. GC-MS analizlerinde en yüksek sitral dönüşümüne (%73) 350°C’de ulaşılırken

nerol+geraniol seçiciliği (SNE+GE) %39’ dur. Aktivasyon sıcaklığının 450°C’ye çıkarılması,

dönüşümü % 46’ya ve SNE+GE ‘yi % 22’ye düşürmüştür. Katalizörün yıkanması ve 2-pentanol

kullanılması, asetal oluşumunu engellemiş fakat dönüşümü %54.6’ya ve SNE+GE ‘yi %30’a

düşürmüştür. Katalizörün kalsinasyonsuz aktivasyon aşaması, düşük dönüşüme (%37.9) ve

SNE+GE (%27) neden olmuştur.

Anahtar Kelimeler: Sitral, hidrojenasyon, tek metalli katalizör


76

P-07

Reforming JP-8 to Produce Hydrogen for Solid Oxide Fuel Cells

A. Derya Deniz, Doruk Doğu

Vestel Defence Industry, 06830, Ankara.

[email protected]

Because of its high energy density, safety and logistic ability JP-8 is the mostly used

fuel in military vehicles. While designing a secondary power unit for these vehicles to supply

the needed hydrojen for the SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) system, reforming of JP-8 fuel is

proposed. The purpose of this study is to produce hydrogen by reforming JP-8 fuel, which

will eventually be used in the solid oxide fuel cell, which was designed as a secondary power

unit for military vehicles.

In this study, a steam reforming system has been designed and JP-8 fuel has been

catalytically reacted with steam to obtain a gas mixture with high amount of hydrogen in it.

Several alumina supported rhutenium based catalysts have been synthesized and comparative

activity tests have been made in a temperature interval of 700–800 ºC. Product has been

analyzed by gas cromotography and gas compositions have been identified. It was observed

that the product gases include methane and carbon oxides in addition to high ratio of

hydrogen. Also, the surface area values of the catalyst before and after usage have been

measured by BET method and compared. Such data gave information about the coking

behavior of JP-8 during steam reforming over the Ru impregnated alumina catalysts.

Keywords: Steam reforming, JP-8, Rhutenium, Catalyst.


77

P-07

Kati Oksit Yakit Pillerinde Kullanilmak Üzere JP-8 Yakıtının Reformuyla

Hidrojen Üretimi

A. Derya Deniz, Doruk Doğu

Vestel Savunma Sanayi, 06830, Ankara.

[email protected]

Yüksek enerji yoğunluğu, güvenliği ve lojistik olmasından dolayı askeri araçlarda

yakıt olarak genellikle JP-8 yakıtı tercih edilmektedir. Bu araçlara yardımcı güç kaynağı

ünitesi geliştirilirken Katı Oksit Yakıt Pili (KOYP) sistemleri kullanılması değerlendirilmiş

ve bu sistemlerin ihtiyacı olan hidrojenin sağlanması için JP-8 yakıtının reformlanması

çalışmaları başlatılmıştır. Bu çalışmanın amacı, askeri araçlara Yardımcı Güç Ünitesi (YGÜ)

sağlamak için geliştirilen katı oksit yakıt pillerine JP-8 reformlanması ile hidrojen üretmek

için sistem ve katalizör geliştirmektir.

Çalışmada bir buhar reformlama sistemi tasarlanmıştır ve JP-8 yakıtı buharla katalitik

reaksiyona sokularak yüksek oranda hidrojen içeren gaz karışımı elde edilmiştir. Çeşitli

alumina destekli rutenyum bazlı katalizörler sentezlenmiş ve 700–800 ºC sıcaklık aralığında

karşılaştırmalı aktivite testleri yapılmıştır. Ürün olarak çıkan gaz karışımı gaz kromotografta

analiz edilerek gaz bileşimi belirlenmiştir. Üründe yüksek oranda hidrojenin yanısıra metan

ve karbon oksitler içermekte olduğu görülmüştür. Ayrıca katalizörlerin kullanım öncesi ve

sonrası yüzey alanları BET yöntemiyle ölçülmüş ve karşılaştırılmıştır. Bu veriler Ru içerikli

alumina katalizörlerde JP-8 yakıtının buhar reformlama reaksiyonu sırasında koklaşma

davranışı hakkında da bilgiler vermiştir.

Anahtar Kelimeler: Buhar reformu, JP-8, Rutenyum, Katalizör


78

P-08

Effects of Doping Photocatalytic TiO2 with Photon Up-Conversion

Nanocrystals of Pr

Doruk Doğu, Gürkan Karakaş

Middle East Technical University, Ankara, 06531, Turkey

[email protected]

Titania is a photocatalyst that can be used for the oxidation/reduction of pollutants for

water and air treatment. Furthermore TiO2 can be used for the production of hydrogen by

direct splitting of water photocatalytically. Titania has three crystal phases; brookite, rutile,

anatase, where anatase is reported as the most photocatalytically active phase. The efficiency

of TiO2 is limited because of the limited spectral band of the solar irradiation which has

higher energy than the band gap is utilized. One way to improve the photocatalytic efficiency

is the decreasing the band gap energy by using metal dopants. The other technique is the

photon up-conversion where metal ions are used to combine the energies of two photons with

lower energy (in visible spectrum) and the emission of a photon with higher energy (in UV

band). Praseodymium (Pr) is a good photon up-conversion material which was studied for

laser and waveguides in literature. In this study the effect of Pr addition in TiO2 is

investigated. TiO2 and praseodymium doped TiO2 samples were sythesized by using sol-gel

technique and calcined at different temperatures. X-ray diffraction, suface area analysis and

activity tests were made for characterization.

Keywords: Titania, photocatalysis, photon up-conversion, praseodymium



79

P-08

Fotokatalitik TiO2’nin Foton Yükseltici Pr Nanokristalleriyle

Dopinglenmesinin Etkileri

Doruk Doğu, Gürkan Karakaş

Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 06531, Turkey

[email protected]

TiO2 su ve havayı kirletici maddelerin oksidasyon/indirgenmesi ile yok edilmesini

sağlayabilecek bir fotokatalizördür. Ayrıca TiO2 suyun fotokatalitik olarak tek adımlı

parçalanması ile hidrojen üretilmesinde de kullanılabilir. TiO2 üç Kristal faza sahiptir;

brookite, rutile, anatase, ve bunlar içinde fotokatalitik olarak aktif olan faz anatasedır.

TiO2’nin performansı güneş ışınlarının sadece bir kısmının faydalanılan bant aralığından daha

yüksek enerjiye sahip olmasından dolayı sınırlıdır. Fotokatalitik performansı yükseltmenin bir

yolu metal dopingler kullanarak bant aralığını düşüremektir. Başka bir yüntem ise foton

yükseltme; metal iyonları ile iki düşük enerjili fotonun (görünür spektrumda) enerjileri

birleştirilerek yuksek enerjili bir fotonun (UV spektrumda) açığa öıkartılmasıdır. Literatürde

lazer ve frekans yönlendiriciler için çalışımış olan praseodymium (Pr) iyi bir foton yükseltici

malzemedir. Bu öalışmada TiO2’ye Pr eklenmesinin etkileri araştırılmaktadır. TiO2 ve

praseodymium ile dopinglenmiş TiO2 numuneleri sol-gel tekniği ile sentezlenmiş ve çeşitli

sıcaklıklarda kalsine edilmiştir. Karakterizasyon için X-ray difraksiyon, yüzey alanı analizi ve

aktivite testleri yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler: TiO2, fotokataliz, foton yükseltme, praseodymium



80

P-09

HZSM-5 and Ferrierite Acidity Modification by Silylation and

Their Activities in of n-Butene Isomerisation

Emre Kılıç, Selahattin Yılmaz

Department of Chemical Engineering, Izmir Institute of Technology, Urla Izmir 35430,

Turkey, e-mail: [email protected], e-mail: [email protected]

The acidity of synthesized HZSM-5 (Si/Al=77 and Si/Al=150), commercial Ferrierite

(H-FER) and HZSM-5 zeolite (HZSM-5C) catalysts were modified by chemical liquid

deposition using tetraetyhyl orthosilicate (TEOS), SiCl4 and triaminopropyltriethoxysilane (3-

amino). Synthesized HZSM-5 catalysts were obtained by ion-exchange of Na-ZSM-5 which

was synthesized with Si/Al ratios of 77 and 150 at 150 0C and 96 hours. All depositions were

carried out at room temperature for deposition times 0.5 and 1 h. Reaction tests were

performed in a tubular quartz fixed bed reactor at 375 0C at weight hour space velocities of 22

and 44 h-1.

XRD and SEM images showed that the crystal structure and morphology of zeolites

were slightly affected with deposition. Temperature programmed desorption (TPD) results

showed that SiCl4 modification strongly affected the Bronsted and Lewis acid sites but

slightly less modified by 3-amino deposition. As the effect of the modification increased, total

acidity of the SiCl4 modified catalyst decreased. The least modification of acidity was

achieved by TEOS.

The catalysts were tested in isomerization of n-butene. Deposition decreased the

activity of the catalysts, but improvement of selectivity was observed with TEOS deposition.

TEOS deposition increased the selectivity of the catalysts; for HZSM5 (Si/Al=77) from 58 to

64, for HZSMC from 27 to 33 and for H-FER from 63 to 81. But yields of isobutene were

approximately same as for parent HZSM-5 (30) and for HZSM-5C (18), but for H-FER

deposited with TEOS gave the highest yield (38). Since the SiCl4 deposition strongly affected

the total acidity, both conversion and selectivity of the ZSM-5 catalyst were very low after the

deposition of SiCl4. Deposition with 3-amino also decreased both conversion and selectivity

of the catalysts.


81

P-09

HZSM-5 ve Ferit Asiditelerinin Sililasyon ile Değiştirilmesi ve

Aktifliklerinin n-Büten İzomerizasyonundaki Aktiviteleri

Emre Kılıç, Selahattin Yılmaz

Kimya Mühendisliği Bölümü, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Urla İzmir 35430,

Türkiye, e-mail: [email protected], e-mail: [email protected]

Ticari satılan Ferrit (H-FER) ve HZSM-5 (HZSM-5C) ve laboratuarımızda

sentezlenen H-ZSM5 (HZSM-5) zeolitlerinin asitliği kimyasal çöktürme yöntemiyle

değiştirilmiştir. Bunun için tetraetilortosilikat (TEOS), silisyumtetraklorür (SiCl4) ve

triaminopropiltrietoksisilan (3-amino) kimyasalları kullanılmıştır. HZSM-5 katalizörü Na-

ZSM-5 katalizörünün NH+4 iyon değişimiyle elde edilmiştir. HZSM-5 Si/Al 77 ve 150

oranlarında 150 0C ve 96 saatte sentezlenmiştir. Bütün katalizörler oda sıcaklığında 0.5 ve 1

saatlik modifikasyon sürelerinde modifiye edilmiştir. Reaksiyon testleri boru tipi sabit yataklı

kuartz reaktörde 375 0C’de gerçekleştirilmiştir.

XRD sonuçları ve SEM görüntüleri zeolitlerin kristal yapısının ve morfolojisinin

modifikasyonlardan çok az etkilendiğini göstermiştir. NH3-TPD desorpsiyonu ölçümleri

SiCl4 modifikasyonunun kuvvetli ve zayıf asitlik merkezlerini şiddetli bir biçimde

etkilediğini, 3-amino modifikasyonunun ise daha az etkilediğini göstermiştir. Ayrıca

modifikasyonun etkisi arttıkça SiCl4 ile modifiye edilen katalizörlerin toplam asitliğinin

azaldığı görülmüştür.

Katalizörler n-büten izomerizasyonu reaksiyonunda test edilmiştir. Modifikasyonun

katalizörün aktivitesini azalttığı görülmüştür. Seçiciliğin ise TEOS modifikasyonu ile

artırıldığı gözlenmiştir. TEOS modifikasyonu katalizörün seçiciliğini HZSM-5 katalizörü için

% 58’den % 64’e, HZSM-5C için %27 den %33’e ve H-FER için % 63’ten %81’e artırmıştır.

Modifikasyon izobüten verimini HZSM-5 katalizörleri için fazla değiştirmemiş, ama H-FER

katalizöründe maksimum verim sağlanmıştır. Ama izobüten verimi bütün katalizörlerde

hemen hemen aynıdır. SiCl4 modifikasyonu katalizörlerin asitliğini şiddetli bir biçimde

etkilediğinden, SiCl4 modifikasyonu sonucundaki katalizörlerin aktivitesi ve seçiciliği çok

düşüktür. 3-amino modifikasyonu da katalizörlerin aktivitesini ve seçiciliğini azaltmıştır.


82

P-10

Application of Semiconductor Films Over Glass Substrates and Their Low

Temperature Photocatalytic Activity

Tugce Irfan Ersoza,b, Gurkan Karakasa

aMETU ,Department of Chemical Engineering, Ankara, 06531, TURKEY bTUBITAK, KAMAG, Ankara, 06100, TURKEY


The aim of this study is to develop semiconductor metal oxide thin films for

multifunctional glass products and the characterization of photocatalytic self cleaning

properties. As semiconductor metal oxides; titanium dioxide (TiO2), tin oxide (SnO2) and

their binary mixtures (TiO2-SnO2) are selected because of their abundancy, non toxic

properties, stability and the ability of absorbing light close to visible range. Also the effect of

metal dopants such as praseodymium (Pr), palladium (Pd), silver (Ag) and iron (Fe) was

examined with these metal oxides.

Sol-gel method was used for synthesizing the colloidal solutions and with these

colloidal solutions, the glass substrates were coated by dip coating. Surface characterization

studies were performed by using UV-Visible Spectrophotometer, CAM and SEM. The

photocatalytic activities of the coated thin films were measured with the degradation of

organic material as methylene blue. 61.2% deactivation of methylene blue stain was achieved

over SnO2 coated thin films while this was 22.1% over TiO2 coated thin films after irradiation

for 180 minutes. The superior photocatalytic activity was observed with TiO2 samples doped

with Pd and Ag ions. The TiO2-SnO2 coated samples performed limited photocatalytic

activity which is less than the activity of SnO2 coated samples.

Keywords: semiconductor metal oxide thin films, photocatalytic activity, sol-gel, dip coating


83

P-10

Cam Yüzeylere Yarı İletken Film Uygulamaları ve Bu Filmlerin Düşük

Sıcaklıkta Fotokatalitik Aktivitesi

Tuğçe İrfan Ersöza,b, Gürkan Karakaşa

aODTÜ , Kimya Mühendsiliği Bölümü , Ankara, 06531, TÜRKİYE bTÜBİTAK, KAMAG, Ankara, 06100, TÜRKİYE

İlgili yazar: [email protected]

Bu çalısmanın amacı, fotokatalitik olarak kendini temizleyen ve çok fonksiyonlu cam

ürünler için yarı iletken metal oksit tabanlı ince filmler üretmektir. Yarı iletken metal oksit

olarak, çok bulunmaları, zehirsiz oluşları, kararlılıkları ve gün ışığına yakın aralıktaki ışıkları

soğurmaları nedeniyle titanyum dioksit (TiO2), kalay oksit (SnO2) ve bunların ikili karışımları

(TiO2-SnO2) seçilmiştir. Praseodimiyum (Pr), paladyum (Pd), gümüş (Ag) ve demir (Fe) gibi

metal katkı maddelerinin etkileri de incelenmistir.

Kolloidal çözeltiler, sol-jel tekniği ile hazırlanmıştır ve bu kolloidal çözeltiler ile cam

yüzeyler daldırma yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. UV-ViS Spektrofotometre, CAM ve

SEM kullanılarak yüzey karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Kaplanan yüzeylerin

fotokatalitik özellikleri metilen mavisi gibi organik maddelerin degredasyonu ile ölçülmüstür.

Metilen mavisi konsantrasyonu 180 dakikalık bekleme sonrasında SnO2 ile kaplanmış

yüzeylerde %61.2 oranında azalmış olup, TiO2 kaplı yüzeylerde ise bu oran %22.1’dir. En iyi

fotokatalitik özellik ise Pd ve Ag eklenmiş TiO2 ile kaplanmış yüzeylerde gözlemlenmiştir.

TiO2-SnO2 karışımı ile kaplanmış yüzeyler SnO2 kaplı yüzeylerden daha düşük fotokatalitik

aktivite göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: yarı iletken metal oksit ince filmler, fotokatalitik aktivite, sol-jel,

daldırma yöntemi ile kaplama


84

P-11

Preferential Oxidation of Carbon Monoxide In The Presence Of Hydrogen

(PROX) with Co3O4, Ag, MnO2 Based Catalysts Over CeO2/ZrO2

Filiz Balıkçı Derekaya, H. Baran Akınbingöl

Gazi University, Institute of Science and Technology, Department of Advanced Technologies,


In this study we present the preparation, characterization and catalytic activity of the

catalysts for the selective CO oxidation in hydrogen rich stream. The Co3O4/CeO2/ZrO2,

Ag/CeO2/ZrO2 and MnO2/CeO2/ZrO2 were prepared by the co-precipitation method as

50/25/25 molar ratio. Since the 50/25/25 Co3O4/CeO2/ZrO2 catalyst gave the best catalytic

activity results, this catalyst was synthesized at 80/10/10 and 20/40/40 molar ratios in order to

investigate the effect of the catalyst composition. Catalytic activities of these catalysts were

made by using the 1%CO, 2%O2, 85%H2 with remain He feed condition between the room

temperature and 200C. All catalysts were characterized by using the N2

adsorption/desorption isotherms, X-Ray diffraction and SEM-EDX analysis. The highest

multipoint BET surface area was obtained from the 50/25/25 MnO2/CeO2/Co3O4 and the

surface areas of the Co3O4/CeO2/ZrO2 catalysts which were prepared at different molar ratios

were decreased by increasing the Co3O4 molar ratio in the catalyst structure. Average pore

size distribution patterns of the catalysts showed that catalysts have average pore diameter in

mesoporous range. Catalytic activities of the catalysts showed that the minimum light off

temperature and the highest selectivity was obtained from the 50/25/25 Co3O4/CeO2/ZrO2

catalyst between the catalysts which have 50/25/25 molar ratio. The 50/25/25

Co3O4/CeO2/ZrO2 catalyst gave 80% CO conversion at 200C and 84% selectivity Between

the Co3O4/CeO2/ZrO2 catalysts which have different molar ratios, the 80/10/10

Co3O4/CeO2/ZrO2 catalyst gave the highest CO conversion as 80% at 200°C and it gave

selectivity to CO oxidation as 84% at 125°C.

Keywords: Selective oxidation, carbon monoxide, ceria-zirconia


85

P-11

Co3O4, Ag, MnO2 İçeren CeO2/ZrO2 Katalizörleri Üzerinden Hidrojence

Zengin Yakıtlardan Karbon Monoksidin Seçici Oksidasyonunun

İncelenmesi

Filiz Balıkçı Derekaya, H. Baran Akınbingöl

Gazi üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler Anabilim Dalı, e-posta:

[email protected]

Bu çalışmada hidrojence zengin yakıtlardan CO’ in seçici oksidasyonunda

kullanılmak üzere katalizörlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve katalitik aktivitelerinin

belirlenmesi çalışmaları yapılmıştır. Co3O4/CeO2/ZrO2, Ag/CeO2/ZrO2 ve MnO2/CeO2/ZrO2

katalizörleri 50/25/25 molar oranlarda birlikte çöktürme yöntemi kullanılarak sentez

edilmiştir. Katalitik aktivite çalışmaları sonunda en iyi sonuçlar 50/25/25 Co3O4/CeO2/ZrO2

katalizöründe elde edildiği için bu katalizör kompozisyon etkisini görebilmek için 80/10/10

ve 20/40/40 molar oranlarında tekrar sentez edilmiştir. Katalizörlerin katalitik aktiviteleri oda

sıcaklığı ile 200C sıcaklıkları arasında %1 CO, %2 O2, %85H2 ve geri kalanı He olan

besleme kompozisyonu kullanılarak belirlenmiştir. Katalizörler N2 adsorpsiyon/desorpsiyon

çalışmaları, X-ışını kırınımı desenleri ve SEM-EDX teknikleri kullanılarak karakterize

edilmiştir. En yüksek çok noktalı BET yüzey alanı 50/25/25 MnO2/CeO2/Co3O4 katalizöründe

elde edilmiştir. Farklı oranlarda sentez edilmiş olan Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizörünün yüzey

alanı Co3O4 molar oranının katalizör yapısında artması ile düşme göstermiştir. Katalizörlerin

ortalama gözenek çapı değerlerinin mezogözenek sınırları içinde olduğu belirlenmiştir.

Katalitik aktivite deneyleri sonucunda aynı molar oranlarda hazırlanmış katalizörler arasında

en düşük %50 dönüşüm sıcaklığına ve en yüksek seçiciliğe 50/25/25 Co3O4/CeO2/ZrO2

katalizörü vermiştir. 50/25/25 Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizörü 200C sıcaklıkta %80 CO

dönüşümü verirken bu sıcaklıkta %84 seçicilik değeri vermiştir. Farklı oranlarda hazırlanmış

olan Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizöründe 80/10/10 Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizöründe en iyi aktivite

sonuçları elde edilmiştir. 80/10/10 Co3O4/CeO2/ZrO2 katalizörü 200°C de %80 CO dönüşümü

verirken 125°C de %84 seçicilik değeri vermiştir.

Anahtar Kelimler: Seçici oksidasyon, karbon monoksit, CeO2-ZrO2


86

P-12

Effect of Minerals of Coal on Biogasification by Microorganisms

Firuze Okyay, Mustafa Baysal, Yuda Yürüm

Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University, Istanbul 34956, Turkey,

Corresponding author: +90 216 483 9000 Ext. 9512, [email protected]

The main scope of this research is to analyze the effects of minerals of coal samples

on catalytic reactions formed during the biogasification process. The benzene rings in the coal

samples transform into aliphatic chains by microorganism activity during the Biogasification

process. Therefore, the functional groups in the sifted coal samples were determined, first

analyzed with Bruker Equinox 55 FTIR Spectrometer, then to establish the thermogravimetric

behavior of the samples were characterized by flame experiments with Netzsch STA 449 C

equipment at dry air with the heating rate of 5K/min and in the temperature interval 25-1000

℃. Apart from the raw coal samples, demineralized samples were analyzed by the same

experiments that have been explained above. After that, the effects of microorganisms on

gasification of coal have been examined by BIOSTAT A plus bioreactor for both

demineralized and raw coal samples. Furthermore, the effects of catalytic reactions that take

place during the biogasification process of coal samples and the effects of coal minerals on

these catalytic reactions have been investigated.

Keywords: Biogasification, Demineralization, Microorganism, Coal


87

P-12

Kömür Üzerindeki Minerallerin Mikroorganizmalar Kullanılarak Yapılan

Biogazifikasyona Etkileri

Firuze Okyay, Mustafa Baysal, Yuda Yürüm

Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Sabancı Üniversitesi, İstanbul 34956, Türkiye


Bu çalışmanın amacı mikroorganizmalar tarafından gazlaştırılan kömür örneklerindeki

minerallerin, biyogazifikasyon sürecinde oluşan katalitik reaksiyonlar üzerindeki etkisini

araştırmaktır. Biyogazifikasyon sürecinde, kömür içinde bulunan benzen halkaları

mikroorganizma faaliyetleri sonucunda alifatik zincirlere dönüşmektedir. Bu sebeple elek altı

edilen kömür örnekleri önce Bruker Equinox 55 FTIR cihazı ile analiz edilerek, kömür

örnekleri içindeki fonksiyonel gruplar belirlenmiştir ve örneklerin termogravimetrik

davranışlarını belirlemek için, yanma deneyleri Netzsch STA 449 C cihazı ile kuru hava

ortamında 5K/min ısıtma hızı ile 25-1000 ℃ sıcaklık aralığında gerçekleştirilmiştir. Kömür

örneklerinin bir kısmıda demineralizasyon ile minerallerden arındırılmış ve yukarıda

bahsedilen karakterizasyon analizleri bu örnekler için de tekrarlanmıştır. Ardından,

Mikroorganizmaların kömürden gaz oluşumuna olan etkisi demineralize edilmiş kömür ve

ham kömür örneklerinde BIOSTAT A plus biyoreaktör cihazı kullanılarak incelenmiştir.

Ayrıca, bu iki tip kömür örneğinin mikroorganizmalar etkisiyle gazlaştırılması sürecinde

oluşan katalitik reaksiyonlar ve minerallerin katalitik reaksiyonlar üzerindeki etkisi

araştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Biyogazifikasyon, Demineralizasyon, Microorganizma, Kömür


88

P-13

BaO/TiO2/Al2O3 Ternary-Oxide Systems as NOx Storage Materials

G.S. Şentürk a, S.M. Andonova a, E. Kayhan a, and E. Ozensoy a,b

aDepartment of Chemistry, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey bInstitute of Materials and Nanotechnology, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey


Titania promoted support materials in the form of TiO2/γ-Al2O3 were prepared via two

different sol-gel preparation techniques.[1-2] The influence of the TiO2 units on the Ba

components (8 - 20 wt. % BaO), the nature of the crystallographic phases, thermal stabilities

and the dispersion of the surface oxide/nitrate domains were investigated. NOx decomposition

from nitrated BaO/TiO2/γ-Al2O3 materials was also examined within the temperature range of

423 – 1273 K. Synthesized samples were analyzed by means of X-ray diffraction (XRD), ex-

situ Raman Spectroscopy, BET surface area analysis, scanning electron microscopy (SEM),

energy dispersive X- ray (EDX) analysis, temperature programmed desorption (TPD) and in-

situ Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The surface distribution and the thermal

stability of the stored nitrates in the Ba domains depend strongly on the interaction with the

neighboring Ti and Al containing domains. A comparative analysis of the results showed that

the TiO2/γ-Al2O3 support material derived by the co-precipitation of the corresponding

hydroxides via the sol-gel technique exhibits distinctively more homogenous distribution of

TiO2 domains. Evidence for the presence of two different types of bridged/bidentate nitrate

species with distinctively different thermal stabilities were detected. Our TPD results indicate

that, the relative stabilities of the NOx surface species can be ranked with the following

increasing order: Al3+- N2O3 << Al3+-nitrates < surface nitrates on BaO < Ti4+-

bridged/bidentate nitrates on isolated TiO2 clusters < bulk nitrates on BaO < Ti4+-

bridged/bidentate nitrates on TiO2 domains with relatively smaller average crystallite size.

[1] Andonova, M., Şentürk, G.S., Kayhan, E., Ozensoy, E., J. Phys. Chem. C 2009, 113,

11014-11026.

[2] Andonova, S.M., Şentürk, G.S., Ozensoy E. in preparation.

Keywords: storage materials, Ba(NO3)2, TiO2, sulfur poisoning.


89

P-13

Karışık Oksitlerden Oluşmuş Yeni NOx Depolama Malzemeleri :

BaO/TiO2/Al2O3

G.S. Şentürk a, S.M. Andonova a, E. Kayhan a ve E. Özensoy a,b

aKimya Bölümü, Bilkent Üniversitesi, 06800 Ankara, Türkiye bMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Enstitüsü, Bilkent Üniversitesi, 06800 Ankara, Türkiye

Sorumlu yazar ([email protected])

Bu çalışmada, destek malzemesi TiO2/γ-Al2O3’dan oluşan ve depolama birimi

olarak kütlece % 8 ile % 20 ’ lik BaO içeren (BaO/TiO2/γ-Al2O3) iki farklı NOx depolama

malzemesinin yapıları ve NOx depoloma davranışları incelenmiştir.[1,2] Bu çalışmanın ilk

kısmında, malzemelerin sıcaklığa bağlı yapısal değişiliklerinin detaylı olarak incelenmesi

için, x-ışını kırınımı (XRD), BET yüzey alanı ölçümleri, Raman spektroskopisi, taramalı

elektron mikroskobu (SEM) ve enerji yayılım x-ışını spektroskopisi (EDS) teknikleri

kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında, numunelere yapılan NO2(g) adsorpsiyon deneyleri

yer almaktadır. FTIR (Fourier Dönüşüm Infrared Spektroskopisi) tekniği ile, malzemelerde

depolanan NOx türlerinin detaylı olarak incelenmiştir. Ayrıca, NOx yapılarının yüzeyden geri

salınım davranışını açıklayabilmek için, sıcaklık programlı desorpsiyon (TPD) tekniği de

kullanılmıştır. Islak emdirme yöntemiyle sentezlenmiş nitratlanmış numunelerde, depolanan

Ba-nitrat birimlerinin yüzey dağılımının ve ısıl kararlığının, bu birimlerin Ti-içeren alanlarla

ve γ-Al2O3 destek malzemesiyle olan etkileşimine bağlı olduğu saptanmıştır. Iki farklı

teknikle sentezlenmiş Ti/Al destek malzemesine bakıldığı zaman, sol-jel metodu ile

hazırlanmış malzemelerdeki TiO2 ünitelerinin, γ-Al2O3 yüzeyi üzerindeki dağılımının daha

yüksek olduğu söylenebilir. TPD sonuçlarına bakarak yüzeyde depolanan NOx türevlerinin

ısıl kararlılıklarının aşağıdaki sırayı takip ettiği gözlemlenmiştir: Al3+- N2O3 << Al3+-nitratları

< BaO üzerindeki nitratlar < Ti4+- bağlı nitratlar ( yani izole ve büyük parçacık boyutuna

sahip TiO2 ünitlerine bağlı nitratlar) < BaO üzerindeki bulk/oylum nitratlar < Ti4+- bağlı

nitratlar (küçük parçacık boyutuna sahip TiO2 ünitlerine bağlı nitratlar.

[1] Andonova, M., Şentürk, G.S., Kayhan, E., Ozensoy, E., J. Phys. Chem. C 2009, 113,

11014-11026.

[2] Andonova, S.M., Şentürk, G.S., Ozensoy E. hazırlanma aşamasında.

Anahtar Kelimeler: NOx depolama malzemeleri, Ba(NO3)2, TiO2, sülfür zehirlenmesi.


90

P-14

Ethanol Steam Reforming over Ni Impregnated

MCM-41 Type Mesoporous Materials

Seval Gündüz, Timur Doğu


[email protected]

Due to environmental concerns and depletion of resources, the interest in renewable

energy, especially in hydrogen energy has significantly increased. Hydrogen can be produced

from various feedstocks by means of steam reforming reaction. Among the various

feedstocks, ethanol is a highly attractive candidate due to its low toxicity, easy decomposition

in the presence of water, high hydrogen content and easy transportation and storage.

In this study, ethanol steam reforming reaction was performed to produce hydrogen

rich gas over a mesoporous Ni-MCM-41 catalyst. The catalyst was prepared by impregnation

of Ni into MCM-41, to have a Ni/Si molar ratio of 0.1. XRD result showed that MCM-41

structure was conserved after the impregnation step. The catalyst had a surface area of 493

m2/g. Water-ethanol mixture with a molar ratio of 3.2 was evaporated and mixed with the

carrier gas (Ar) in an evaporator placed before the reactor. Reaction was performed at

atmospheric pressure and data were taken in a range of at 300-500oC. Main products were

hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, acetaldehyde and ethylene. Ethanol

conversion values at 300, 350, 400, 450 and 500oC were 2.47%, 6.91%, 27.52%, 100 % and

100%, respectively. In parallel to ethanol conversion, hydrogen yield (as defined moles of

hydrogen produced per mole of ethanol fed to the reactor) increased with an increase in

temperature and reached to a value of about 3.7 at 450oC. Product distributions indicated

simultaneous occurance of ethanol steam reforming and ethanol cracking reactions at high

temperatures, while CO selectivity became maximum at 400oC.

Keywords: Ethanol steam reforming, Hydrogen, Ni-MCM-41


91

P-14

Mezogözenekli Ni-MCM-41 Katalizörü ile Etil Alkolün

Buhar Reformlama Reaksiyonu

Seval Gündüz, Timur Doğu

Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 06531, Türkiye

[email protected]

Çevresel faktörler ve kaynakların tükenmeye başlaması sebebiyle yenilenebilir enerji

kaynaklarına ve özellikle hidrojen enerjisine ilgi artmaktadır. Hidrojen, buhar reformlama

reaksiyonunda kullanılabilen birçok ham maddeden üretilebilir. Bu ham maddelerin içinde,

düşük toksisite özelliği, su buharı ile hızla reformlanabilmesi, yüksek oranda hidrojen

barındırması ve taşınmasının/depolanmasının kolay olması nedenleriyle, etil alkol, dikkat

çekmektedir.

Bu çalışmada, hidrojen üretimi amaçlı olarak, mezogözenekli Ni-MCM-41 katalizörü

üzerinde etil alkolün buharlı reformlama reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. Katalizör, Ni

çözeltisinin MCM-41 yapısına emdirilmesiyle hazırlanmıştır ve Ni/Si oranı 0,1’dir. XRD

verisine göre emdirme işlemi sonunda MCM-41 yapısında bir bozulma olmamıştır. Katalizör

493 m2/g’lık BET yüzey alanına sahiptir. Su/etil alkol mol oranının 3.2 olduğu karışım,

reaktörden önce konumlandırılmış olan evaporatörde buharlaştırılmış ve taşıyıcı olarak

kullanılan Ar gazı ile birleşerek reaktöre beslenmiştir. Reaksiyon atmosferik basınçta

gerçekleşmiş ve 300-500oC aralığında incelenmek üzere veri alınmıştır. Reaksiyon sonunda

oluşan ana ürünler; hidrojen, karbon monoksit, karbon dioksit, metan, asetaldehid ve etilendir.

Sıcaklığın 300, 350, 400, 450 ve 500oC olması durumunda etil alkol dönüşümü sırasıyla %

2.47, % 6.91, % 27.52, % 100 ve % 100’dür. Etil alkol dönüşümüne paralel olarak hidrojen

verimi (oluşan hidrojen molünün reaktöre beslenen etil alkol molüne oranı olarak

tanımlanmıştır) artan sıcaklıkla birlikte yükselmiştir ve 450oC’de 3.7 mertebesine ulaşmıştır.

Ürün dağılımından, yüksek sıcaklıklarda etil alkol reform reaksiyonu ile dekompozisyon

reaksiyonunun eş zamanlı gerçekleştiği anlaşılmış, CO seçiciliği ise 400oC’de maksimuma

ulaşmıştır.

Anahtar Kelimeler: Etil alkol reformlama reaksiyonu, Hidrojen, Ni-MCM-41


92

P-15

Determination of Surface Characteristics of The Active Carbon Produced

From Agricultural Waste As A Supported Solid

Hakan Demiral, Cihan Güngör

Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering and Architecture, Eskişehir

Osmangazi University, Meşelik Campus, 26480, Eskişehir, Turkey

[email protected]

It is so slow that some kinds of reaction become true even it takes days to complete

them. In these kinds of reaction, catalyst is needed to be used in order to reach concentration

of equilibrium early.

Effectiveness of catalyst in a reaction is also measured by features such as surface

area, thermal stability and selectivity. By making these features better, it will increase

effectiveness of catalyst.

Increasing effectiveness of catalyst in reaction becomes true in support solid material.

Supportive catalyst is a kind; get by disturbing active phase in transporting media. A good

support material must enable high dispersion and have thermal stability.

Because of decreasing energy supplies and economic conditions in our days,

substances which will be obtained easily in very area and be able to be economically

produced become important.

Using activated carbon as a supported solid is an intelligent choice. Producing

activated carbon from agricultural waste is quite economical. Moreover, when supported

catalyst is occurred, it has all qualifications to enable needed conditions for reaction.

Activated carbon which has so big crystal and amorphous structure is a general term to

determine adsorbents with extensive internal pore structure. Activated carbon is known as

porous element and has a specific surface area.

In the last studies, producing activated carbon is realized by chemical activation

method from agricultural waste. Produced activated carbon’s surface features such as BET

surface area, micropore volume, total pore volume, pore size distribution and average pore

diameter will be analyzed.


93

P-15

Tarımsal Artıklardan Üretilen Aktif Karbonların Destek Katısı Olarak

Yüzey Özelliklerinin Belirlenmesi

Hakan Demiral, Cihan Güngör

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Kimya Mühendisliği

Bölümü, 26480, Eskişehir, Türkiye

[email protected]

Bazı tür tepkimelerin gerçekleşmesi oldukça yavaştır, hatta tepkimelerin

tamamlanması günler alabilir. Bu tür tepkimelerde, tepkimelerin denge derişimine erken

ulaşması için katalizör kullanımı gerekir.

Katalizörlerin de tepkime içindeki etkinliği, katalizörün; yüzey alanı, ısıl kararlılığı,

seçiciliği gibi özelliklerle ölçülür. Bu özelliklerin daha da iyileştirilmesi katalizörün

etkinliğini arttıracaktır. Katalizörün tepkime içindeki etkinliğini arttırmak destek katısı

varlığında gerçekleştirilebilir. Destekli katalizörler aktif fazın bir taşıyıcı ortam üzerine

dağıtılması ile elde edilen türdür. İyi bir destek maddesi; yüksek dağılımı sağlayabilmeli ve

ısıl kararlılığa sahip olmalıdır.

Günümüzde enerji kaynaklarının giderek azalması ve ekonomik koşullar nedeniyle,

her alanda kolay elde edilebilecek ve ekonomik üretimi sağlanabilecek maddeler önemli hale

gelmiştir.

Destek katısı olarak aktif karbon kullanmak, bu alanda oldukça akıllıca bir seçim

olacaktır. Tarımsal artıklardan aktif karbon üretimi oldukça ekonomiktir. Ayrıca destekli

katalizör oluşturduğunda, tepkime için gerekli koşulları da sağlayabilecek niteliktedir.

Büyük kristal ve amorf yapıda olan aktif karbon, oldukça geniş iç gözenek yapısı ile

karbonlu adsorbanları tanımlamak için kullanılan genel bir terimdir. Aktif karbon, gözenekli

madde olarak bilinir ve geniş özgül yüzey alanına sahiptir.

Yapılmakta olan çalışmalarda tarımsal artıklarından kimyasal aktivasyon yöntemi ile

aktif karbon üretimi gerçekleştirilmektedir. Üretilen aktif karbonların BET yüzey alanı, mikro

gözenek hacmi, toplam gözenek hacmi, gözenek boyut dağılımı ve ortalama gözenek çapı gibi

yüzey özellikleri incelenecektir.


94

P-16

Synthesis, Characterization and Catalytic Activity of Zeolite Supported

Tungstophosphoric acid

Halit L. Hoşgün, Ezel Bayraktar

Eskişehir Osmangazi University, Chemical Engineering Department,

[email protected],

Catalysts, in both homogeneous and heterogeneous form, are used widely at many

organic reactions in industrial processes. Due to some inherent advantages, such as non-

corrosivity, easy separation and high selectivity, heterogeneous catalysts are being preferred

in recent years. Among heterogeneous catalysts, heteropolyacids and related polyoxometallate

compounds have getting importance and are used various organic reactions. 12-

tungstophosphoric acid (HPW) is a Keggin type heteropolyacid and it has strongest Brönsted

acidity. On the other hand, its low specific area is a disadvantage for catalytic applications. In

order to grow the surface area, HPW is supported on different materials such as metal oxides,

active carbon, clays and zeolites.

In this study, synthesis, characterization and catalytic activity of zeolite supported 12-

tungstophosphoric acid were aimed. Zeolite supported HPW catalyst was prepared by wet

impregnation. Zeolite, used as support, was characterized by XRF, BET, DTA/TG and XRD.

Zeolite particle size, HPW/zeolite ratio and zeolite calcination temperature were selected as

parameters. Catalytic activity of zeolite supported HPW was evaluated for esterification

reaction of lactic acid with ethanol and compared with commercial ion exchange resin

Amberlyst 15.

Keywords: 12-Tungstophosphoric acid, Zeolite, Esterification


95

P-16

Zeolit Destekli Tungstofosforik Asitin Sentezi, Karakterizasyonu ve

Katalitik Aktivitesi

Halit L. Hoşgün, Ezel Bayraktar

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü,

[email protected],

Homojen ve heterojen formdaki katalizörler, endüstriyel süreçlerdeki pek çok organik

sentezde kullanılırlar. Heterojen katalizörler korozif olmamaları, kolay ayrılmaları ve yüksek

seçicilikleri gibi avantajları nedeniyle son zamanlarda tercih edilmektedirler. Heterojen

katalizörler arasında heteropoliasitler ve polioksometalat bileşikleri giderek önem kazanmakta

ve pek çok organik reaksiyonda kullanılmaktadır. 12-tungstofosforik asit (TFA) bir Keggin

tipi heteropoliasittir ve en kuvvetli Brönsted asitliğine sahiptir. Fakat düşük yüzey alanına

sahip olması katalitik aktiviteler için bir dezavantaj oluşturmaktadır. Yüzey alanını büyütmek

amacıyla metal oksitler, aktif karbon, kil ve zeolitler gibi farklı maddeler TFA için destek

katısı olarak kullanılırlar.

Bu çalışmada, zeolit destekli 12-tungstofosforik asitin sentezi, karakterizasyonu ve

katalitik aktivitesi amaçlandı. Zeolit destekli TFA yaş emdirme yöntemi ile hazırlandı. Destek

maddesi olarak kullanılan zeolit, XRF, BET, DTA/TG ve XRD ile karakterize edildi. Zeolit

tanecik boyutu, TFA/zeolit oranı ve zeolit kalsinasyon sıcaklığı parametre olarak seçildi.

Zeolit destekli TFA’nın katalitik activitesi laktik asit ile etanol arasındaki esterleşme

tepkimesinde değerlendirildi ve ticari bir reçine olan Amberlyst-15 ile karşılaştırıldı.

Anahtar Kelimeler: 12- Tungstofosforik asit, Zeolit, Esterleşme


96

P-17

Preparation of Non-noble Transition Metals with Different Supports for

Oxygen Reduction Reaction (ORR)

İrem Fırtınaa,b, İsmail Bozb

a Bahçesehir University, Faculty of Engineering, Energy Systems Engineering Department,

Beşiktaş, 34553 Turkey (Tel: 0212-381-08-57); (e-mail: [email protected]). b İstanbul University, Faculty of Engineering, Chemical Engineering Department, Avcılar,

34320 Turkey (Tel: 0212-473-70-70); (e-mail: [email protected])

Catalyst which is used at oxygen reduction reaction (ORR), have to show high

conductivity, high oxygen adsorption abilit and have to be stable during adsorbtion and

reduction of oxygen, also have ability to decompose H2O2. Catalyst support such as active

carbon (C) have to show high purity, high conductivity, high corrosion resistance and high

surface area.

In this study, Fe, Co, Ni transition metals, N-containing carbon support and metal

oxides such as SiO2, MnOx, TiO2 and MgO which have semiconductor properties are used.

Chemically adsorbed H which is on the surface of Pt group metals is generated H2O at room

temperature and adsorbated O is away from the surface easily. However, transition metals

such as Fe is very strongly bonded with O, so this situation can not occur. At this point, Fe

bonding with N groups which is weakened bond strength due to the N-containing carbon.

Nitrogen can be viewed as an n-type dopant, such that when it replaces carbon in the graphite

matrix, the plane will contain an extra electron that is more easily donated. Doping of carbon

can affect such properties as pH, catalytic activity, conductivity, and nanostructure. Even

simple materials like iron, cobalt, nickel salt, carbon black, and ammonia, amine isocyanate

can be subjected to a heat treatment to produce active ORR catalysts. Pyridine, nitroanilin,

NH3, N2, amine, isocyanate and polyacrylonitrile can be used as N precursors. Heat treatment

of nitrogen/carbon precursors can be used to generate active catalysts for the ORR before

doping transition metal. Transition metal (Fe, Co, Ni) which as a part of the active site plays

an important role on ORR. Metal oxides such as SiO2, MnOx, TiO2 and MgO occurs

synergistic effect except the installation of N. Beside this, MnOx has ability to decompose

H2O2. N-containing carbon plays a key role for catalytic activity at oxygen reduction reaction.

Keywords: Transition metals, Oxygen Reduction Reaction (ORR), Metal oxides, Carbon

black


97

P-17

Bazı Geçiş Metallerinin Farklı Destek Maddeleri Üzerinde Hazırlanması ve

Oksijen Indirgeme Reaksiyonunda Kullanılması

İrem Fırtınaa,b, İsmail Bozb

a Bahçesehir Üniveristesi, Mühendislik Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği, Beşiktaş,

34553 Türkiye (Tel: 0212-381-08-57); (e-mail: [email protected]). b İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği, Avcılar, 34320 Turkey

(Tel: 0212-473-70-70); (e-mail:[email protected])

Oksijen indirgeme reaksiyonunda yüksek iletkenliğe sahip, oksijen adsorbsiyon

kabiliyeti yüksek, oksijen adsorbsyonu ve indirgenmesi sırasında yapısal olarak kararlı,

H2O2’yi dekompoze etme kabiliyeti yüksek bir katalizör kullanılması gerekmektedir. Destek

maddesinin aktif karbon (C) gibi yüksek saflıkta, yüksek iletkenlik gösteren, korozyon direnci

yüksek, kolaylıkla işlenebilen ve yüksek yüzey alanına sahip olması gerekmektedir.

Bu çalışmada Fe, Co, Ni geçiş metalleri, destek maddesi olarak da N içeren karbon

siyahı ve yarı iletken özellik gösteren SiO, MnOx, TiO2 ve MgO gibi metal oksitler

kullanılmıştır.

Pt grubu metallerinin yüzeyi üzerinde kimyasal olarak adsorblanmış H oda

sıcaklığında H2O’yu oluşturarak adsorbe O’i kolaylıkla yüzeyden uzaklaştırır. Fakat Fe gibi

geçiş metalleri O’i çok kuvvetli bağladıklarından dolayı bu durum gerçekleşemez. Tam bu

noktada karbonun N içermesi sayesinde Fe, N gruplarıyla bağ yaparak O ile bağlanma kuvveti

zayıflamaktadır. Karbona N ilavesi ile yapısındaki fazla 1e- (yalnız elektron çifti) sayesinde

elektron vericilik özelliği artar. Aynı zamanda pH, katalitik aktivite, iletkenlik ve nanoyapıda

gelişmeler meydana gelir. Burada N kaynağı olarak piridin, nitroanilin, NH3, N2, amin,

izosiyanat ve poliakrilonitril kullanılabilir. Aktif katalizörlerin üretimi, N kaynağı varlığında

metal yüklemesi yapılmadan önce karbon desteklere uygulanan ısıl işlemle gerçekleştirilir.

Sonrasında ilave edilen geçiş metali de aktif sitelerin bir parçası olarak rol oynar. N

yüklenmesinin dışında SiO2, MnOx, TiO2 ve MgO gibi metal oksitlerin de destek olarak

ortama ilave edilmesiyle sinerjistik bir etki meydana gelir. MnOx’nun ayrıca H2O2’yi

dekompoze etme özelliği bulunmaktadır. Karbonun N içermesi ile ORR için katalitik aktivite

elde etmede anahtar rol üstlenir.

Anahtar Kelimeler: Geçiş metalleri, karbon siyahı, oksijen indirgeme reaksiyonu, metal

oksitler


98

P-18

n-Type TiO2 for Efficient Photochemical Water Splitting

İsmail Boz, Mehtap Şafak Boroğlu, Zeynep Münevver Zengin,

Can Değer, Levent Nergiz, Selva Çavuş

Istanbul University, Faculty of Engineering, Chemical Engineering Department, Avcılar,

34320, Istanbul, Turkey

[email protected]

A chemically modified n-type nitrogen and carbon modified TiO2, n-TiO2-xCx with x ≈ 0.10,

will be synthesized by controlled combustion of Ti precursors metal in a natural gas flame.

Nitrogen implantation will be carried out by using common nitrogen sources such as urea,

guanidine etc. This material is expected to absorb light at wavelengths as high as 535 nm and

have lower band gap energy than rutile. At an applied potential of 0.3 V, it is expected to

perform water splitting with reasonable total conversion efficiency. It is also expected to

achieve better photo conversion efficiency than anatase.

The lead catalysts will be screened via methylene blue degradation under visible region. The

good candidates will also be tested for their efficiencies for photocatalytic or

photoelectrocatalytic water splitting.

Keywords: Photocatalyst, Water splitting, Hydrogen


99

P-18

n-TiO2 Tipi Etkin Fotokatalitik Su Ayrıştırma Katalizörleri Hazırlanması

ve Tanımlanması

İsmail Boz, Mehtap Şafak Boroğlu, Zeynep Münevver Zengin,

Can Değer, Levent Nergiz, Selva Çavuş

İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Avcılar, 34320,

İstanbul, Türkiye

[email protected]

Kimyasal olarak modifiye edilmiş n tipi TiO2, n-TiO2 nin karbon ile modifikasyonu

sonucu oluşan TiO2 katalizörlerin tanımlanması gerçekleştirilecektir. N tipi modifikasyon

sonrası normalde sadece UV bölgesinden absorbsiyon yapan katalizörlerin görünür alandan

daha fazla absorbsiyon yapması beklenmektedir. Üretim tekniği olarak üre, guanidin vb. azot

içeren kimyasallar kullanılacaktır. Karbon modifikasyonu için ise yüksek temperatür alev ile

üretimi gerçekleştirilecektir.

Elde edilecek katalizörler görünür dalga boyunda ki ışıma altında katalitik etkinlikleri

metilen boyası parçalanma reaksiyonunda karşılaştırılacaktır. Elde edilecek öncü

katalizörlerin en iyileri ise fotokatalitik veya fotoelektrokatalitik su parçalanma

reaksiyonunda da denenecektir.

Anahtar Kelimeler: Fotokataliz, Su parçalanması, hidrojen


100

P-19

Dimethyl Ether Synthesis Over Alumina Catalysts

Kenan Cem Tokay a, Timur Dogu a, Gulsen Dogub

aMiddle East Technical University, bGazi University,

[email protected]

Dimethyl ether (DME) has the potential as an efficient diesel fuel alternative with

almost no soot and low NOx emission. Low auto ignition temperature, almost instantaneous

vaporization when injected into the cylinder, its high oxygen content and high cetane number

make DME an attractive compression engine fuel alternate. In this study, vapor phase

dehydration of methanol to DME was performed in a tubular flow reactor placed into a

temperature controlled oven. Among solid acid catalysts, catalytic activities of γ type of

aluminum oxides were tested in dehydration of methanol to produce DME. Alumina catalysts

showed catalytic activity in the temperature range of 200-400oC. Among the catalysts tested,

Al-T which was supplied by TOYO Engineering®, showed much higher activity than the γ-

alumina catalysts which was supplied by BASF®. This result was concluded to be mainly due

to the presence of larger Lewis acid sites (as determined from the DRIFTS analysis of

pyridine adsorbed samples) as well as quite weak Bronsted acid sites in Al-T. Also, this

material (Al-T) had higher surface area and larger pore diameter values than other γ-Al2O3

catalysts. According to the activity tests, about 50 % of methanol was converted to the

products with Al-T at 250oC at a space time of 0.27 s.g/cm3. This conversion reached a value

of about 80 % at 350oC, which was close to the equilibrium value. DME selectivity was found

to approach 90 % at temperatures over 250oC.

Keywords: DME, methanol dehydration reaction, aluminum oxide


101

P-19

Alumina Katalizörler ile Dimetil Eter Sentezi

Kenan Cem Tokay a, Timur Doğu a, Gülşen Doğub

aOrta Doğu Teknik Üniversitesi, bGazi Üniversitesi,

[email protected]

Dimetil eter (DME) temiz yanma özellikleri ve düşük NOx salınımı ile etkin bir dizel

yakıt alternatifidir. Düşük ateşlenme sıcaklığı, enjeksiyon sırasında ani buharlaşması, yüksek

oksijen içeriği ve yüksek setan sayısı, DME’nin dizel motorları yakıtı olarak üstün avantajlı

özellikleridir. Bu çalışmada, metanolün buhar fazında dehidrasyon reaksiyonu ile DME

üretimi sıcaklık kontrollü bir fırın içine konulan boru tipi akış reaktörde gerçekleştirilmiştir.

Katı asit katalizörler arasından γ tipi aluminyum oksitler metanolün dehidrasyonuyla DME

sentezinde denenmiştir. Alumina katalizörler 200-400oC sıcaklık aralığında katalitik aktivite

göstermiştir. Test edilen katalizörler arasında TOYO Eng.® firmasından temin edilen Al-T,

BASF®’tan temin edilen γ-alumina katalizörlere göre daha yüksek aktivite göstermiştir. Bu

katalizörün (Al-T) daha geniş Lewis asit merkezlerinin yanı sıra çok zayıf Bronsted asit

merkezlerine de sahip olması (piridin adsorpsiyonu ile yapılan DRIFTS analizine göre

belirlenmiştir) yüksek aktivite vermesinin en önemli nedenidir. Ayrıca bu malzeme diğer γ-

Al2O3 katalizörlere göre yüksek yüzey alanı ve geniş gözenek çapına sahiptir. Aktivite

testlerine göre, Al-T ile 250oC ve 0.27 s.g/cm3 alıkonma süresinde metanolün yaklaşık %

50’si ürünlere dönüşmüştür. Bu dönüşüm değeri 350oC’de denge dönüşümüne yakın olan

yaklaşık % 80 değerine ulaşmıştır. DME seçiciliği ise 250oC’den sonra % 90’a ulaşmıştır.

Anahtar Kelimeler: DME, metanol dehidrasyon reaksiyonu, aluminyum oksit


102

P-20

Degredation of Organic Dyes with Ni, Cu, Ce Metal Oxides Doped TiO2

Catalysts in Aqueous Media

Özge Kerkez a, İsmail Boz b

a Beykent University, Faculty of Engineering-Architecture, Department of Chemical

Engineering, İstanbul, 34396, [email protected] b İstanbul University, Faculty of Engineering, Department of Chemical Engineering, İstanbul,

34320, [email protected]

Existence of organic dyes in waste water of textile industry is not desired from the

point of view health and also aesthetic. Due to the high concentration of organics in the

effluents and the higher stability of modern synthetic dyes, their discharges into nature are

very harmful. Therefore removal of these organic dyes from waste water is an important

environmental problem.

Heterogeneous photocatalysis performed by semiconductor particules, is an attractive

and highly efficient method for degredation of toxic chemicals in industrial waste water.

Among the metal oxide semiconductors, TiO2 comes forward as the most suitable catalyst

becouse it is chemically and biologically inert, photocatalytically stable, environmentally

friendly and it has high oxidation ability.

There are several studies in the literature that represent achievement of UV/TiO2

systems for removal of organic dyes. It is predicted that doping semiconductor (TiO2) with a

secondary metal oxide would increase activity for dye removal. The aim of this study is

investigation of prepared Ni, Cu, Ce metal oxides doped TiO2 catalysts’ activities at

methylene blue degredation in aqueous media. Our studies about this topic continue to

improve visible light responsive catalysts.

As part of experiments methylene blue analyzed by UV-Vis spectrophotometer and

before all else a calibration curve was prepared at 665 nm that is the wavelength of maximum

absorbance showed by methylene blue. 100 mL, 20 ppm aqueous solution of methylene blue

was used as initial solution. After addition of particular amount of catalysts, the solution was

kept in dark during 1-1.5 hour for adsorption completion. The reaction was performed under

the UV irradiation. Reaction aliquots taken periodically from reaction media were centrifuged

and after the seperation of catalysts samples were analyzed by UV-Vis spectrophotometer. Ni,

Cu, Ce metal oxides doped TiO2 catalysts were prepared using wet impregnation method.

Ni(NO3)2, Cu(NO3)2 and Ce(NO3)3 solutions were doped on TiO2 (Degussa P25) support

under the heat. After drying the catalysts were calcined as the final operation. Catalysts

prepared by impregnation method were characterized by analysis methods like X-ray

diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR).

As a result effects of doping different metal oxides on TiO2 semiconductor and

activities of secondary metal oxide doped TiO2 catalysts at methylene blue degredation are

examined.

Keywords: Photocatalyst, Degredation of organic dyes, UV/TiO2 system


103

P-20

Boyar Maddelerin Ni, Cu, Ce Metal Oksitleri Katkılı TiO2 Katalizörleri ile

Sulu Ortamda Degredasyonu

Özge Kerkez a, İsmail Boz b

a Beykent Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü,

İstanbul, 34396, [email protected] b İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, İstanbul, 34320,

[email protected]

Tekstil endüstrisinden kaynaklanan atık sularda organik boyaların bulunması hem

estetik açıdan hem de sağlık açısından istenmemektedir. Modern sentetik boyaların yüksek

stabilitesi ve çıkış akımlarında yüksek konsantrasyonda olmaları sebebiyle daha kirletici

özelliğe sahiptirler, bu boyaları içeren atıksuların doğaya deşarj edilmesi büyük tehdit

oluşturur. Dolayısıyla bu kullanılan toksik organik boyaların atık sulardan giderilmesi önemli

çevresel bir problemdir.

Yarı-iletken partiküllerinin kullanıldığı heterojen fotokataliz, endüstriyel atık sulardan

toksik kimyasalların degredasyonunda dikkat çekici ve çok etkili bir yöntemdir. Metal oksit

yarı-iletkenler arasında TiO2, biyolojik ve kimyasal inertliği, fotokorozyona ve kimyasal

korozyona karşı stabil olması, yüksek oksidasyon gücü sayesinde en uygun fotokatalizör

olarak öne çıkmıştır.

Literatürde boyar madde gideriminde UV/TiO2 sistemlerinin başarılı olduğunu

gösteren birçok çalışma mecuttur. Yarı-iletken metal oksitin (TiO2 gibi) ikincil bir metal oksit

türü ile katkılandırılmasıyla boyar madde giderimindeki aktivitesinin arttığı öngörülmektedir.

Bu çalışmanın amacı TiO2 yarı-iletkenine, Ni, Cu ve Ce oksitlerinin katılmasıyla hazırlanan

katalizörlerin metilen mavisi degredasyonunda aktivitelerinin incelenmesidir. Bu alandaki

çalışmalarımız görünür alan ışımaya duyarlı katalizörler (visible light responsive catalysts)

geliştirmeye yönelik olarak devam etmektedir.

Denemeler kapsamında metilen mavisi UV-Vis spektrofotometresi ile analiz edilmiştir

ve öncelikle maksimum absorbans gösterdiği 665 nm dalga boyunda kalibrasyon eğrisi

hazırlanmıştır. Başlangıç çözeltisi olarak 100 mL, 20 ppm derişiminde sulu çözeltisi

kullanılmıştır. Belirli oranlarda katalizör ilavesinden sonra adsorpsiyonun tamamlanması

amacıyla karanlıkta 1-1,5 saat süreyle bekletilmiştir. UV ışıması altında reaksiyon

gerçekleştirilmiştir. Periyodik olarak alınan reaksiyon numuneleri santrifüjlenerek katalizör

ayrıldıktan sonra UV-Vis spektrofotometresinde analiz edilmiştir. Metal oksitlerin TiO2

üzerine yüklenmesi yaş emdirme metoduyla gerçekleştirilmiştir. Ni(NO3)2, Cu(NO3)2 ve

Ce(NO3)3 çözeltileri TiO2 (Degussa P25) desteği üzerine sıcaklık altında yüklenmiştir.

Kurutmadan sonra kalsinasyon işlemiyle katalizörler elde edilmiştir. Hazırlanan katalizörler

X-ışını kırınımı (XRD), Fourier Transform İnfrared Spektrometresi (FTIR) gibi analiz

yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir.

Farklı metal oksitlerin TiO2 yarı-iletkeninin özelliklerine etkisi ve ikincil metal

oksitleri yüklenmiş TiO2 katalizörlerinin metilen mavisi degredasyonunda aktiviteleri

incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Fotokatalizör, Boyar madde degredasyonu, UV/TiO2 sistemi


104

P-21

Antimicrobial Properties of TiO2-SiO2 Thin Films

Beril Korkmaz Erdural, Ufuk Bakır, Gurkan Karakas

Middle East Technical University, Ankara, 06531 Turkey

[email protected], [email protected], [email protected]

The photocatalytic activities of the TiO2-SiO2 composite thin films were measured

with methylene blue stain degradation and antimicrobial effect against Escherichia coli under

artificial sunlight. It was found that, when the addition of SiO2 is 54 % and 90 % the film has

an optimum photocatalytic self cleaning and antimicrobial activity, respectively. In order to

better understand the factors that change the self-cleaning and antimicrobial activity with

addition of SiO2, surface area measurement by methylene blue (MB) adsorption technique, X-

ray diffraction (XRD), bacteria adhesion test were performed. With addition of SiO2 specific

surface area of thin films increased from 0.16 to 83.4 m2/m2 and bacterial adhesion improved

from 25*104 to 32*104, XRD results reveal that the crystal form of the TiO2 films with a

different amount of SiO2 is identified as anatase.

Keywords: TiO2, SiO2, Photocatalytic, Antimicrobial


105

P-21

TiO2-SiO2 İnce Filmlerin Antimikrobiyal Özellikleri

Beril Korkmaz Erdural, Ufuk Bakır, Gurkan Karakas

Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kimya Mühendiliği Bölümü 06531 Ankara


TiO2-SiO2 komposit ince filmlerin, foto-katalitik etkinlik testleri; metilen mavisinin

suni gün ışığı altında degredasyonu ve antimikrobiyal aktivite ölçümleri ise suni gün ışığı

altında ince film yüzeylerinde hayatta kalan Escherichia coli kolonilerinin sayımı ile

ölçülmüştür. İnce filmlerdeki kütlece SiO2 miktarı sırasıyla % 54 % ve % 90 olduğunda,

fotokatalitik yoldan kendi kendini temizleme ve antimikrobiyal aktivitileri optimum değerlere

ulaşmıştır. İnce filmlerde, eklenen SiO2 miktarı ile değişen kendi kendini temizleme ve

antimikrobiyal aktivite değerlerin sebeplerini daha iyi anlamak için, ince filmlerde, metilen

mavisi adsorpsiyon tekniğinden yararlanılarak yüzey alanı ölçümü, XRD, yüzeye bakteri

tutunma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Silika miktarı arttıkça yüzey alanın 0.16 m2/m2’den

83.4 m2/m2’e, yüzeye tutunan bakteri sayısının 25*104’den 32*104 değerine çıktığı

gözlemlenmiştir. XRD sonuçları ise ince filmlerdeki içeriğe sahip olan toz numunelerdeki

TiO2’nun kristal yapısının silica miktarı değişse bile anatas olarak kaldığı saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler: TiO2, SiO2, Foto-katalitik, Antimikrobiyal


106

P-22

Supported Ru Based Ammonia Synthesis Catalysts

Mustafa Yasin Aslan, Deniz Uner,

Department of Chemical Engineering, Middle East Technical University, 06531, Ankara, Turkey

[email protected]

Ru based ammonia synthesis catalysts have a promising future for an efficent

ammonia production process. In this manner, Ba promoted Ru/SiO2 and Ru/SBA-15 catalysts

are prepared with different metal loadings via incipent wetness and hydrotermal direct

synthesis techniques to investigate both the thermodynamic advantages of SBA-15 support

and active sites on Ru metal. B5-type active sites which are constructed in Ru metal with a

three-fold hollow site connecting a bridge site are responsible for N2 adsorption and

dissociation on Ru catalysts. XRD, BET, microcalorimetry and chemisorption techniques will

be used to identify the characteristic properties of catalysts. Also, DRIFTS of N2 and 1H NMR

characterization techniques will be applied to the catalysts to determine the famous B5-type

active sites.

Keywords: Ru catalysts, B5 active sites, Ammonia synthesis


107

P-22

Destekli Ru Esaslı Amonyak Sentez Katalizörleri

Mustafa Yasin Aslan, Deniz Uner,

Kimya Mühendisliği Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, 06531, Ankara, Turkey

[email protected]

Ru esaslı amonyak sentez katalizörleri yeni nesil amonyak üretim prosesleri için umut

vadeden bir geleceğe sahiptir. Bu amaçla, Ba ile güçlendirilmiş Ru/SiO2 and Ru/SBA-15

katalizörleri farklı metal yüklemeleri ile ıslaklık başlangıcı ve hidrotermal doğrudan sentez

yöntemleri kullanılarak sentezlenmiştir. Bu katalizörler hem SBA-15 destek maddesinden

kaynaklanabilecek termodinamik avantajları hemde Ru metali üzerindeki aktif merkezleri

araştırmak için hazırlanmıştır. Ru metali üzerinde bulunan üç tane Ru atomunun birbirine

tutunmasıyla oluşan boşluk merkezleri ile yine Ru atomlarının oluşturduğu köprü merkezinin

birleşmesiyle oluşmuş B5-tip aktif merkezleri N2 molekülünün adsorpsiyonundan ve

ayrışmasından sorumludur. XRD, BET, mikrokalorimetri and kimyasal adsorpsiyon

karakterizasyon teknikleri katalizörlerin karakteristik özelliklerini belirlemek için

kullanılacaktır. Bu tekniklere ek olarak, N2’nin DRIFTS yardımıyla ve 1H NMR

karakterizasyon teknikleri de B5-tip aktif merkezlerini belirlemek için kullanılacaktır.

Anahtar Kelimeler: Ru katalizörler, B5-tip aktif merkezler, Amonyak sentezi


108

P-23

An Electrolyser and Bipolar Electrochemical Cell Design in Reduction of

Carbon Dioxide

Emrah Mamur, Rezzan Aydin, Fatih Köleli

Mersin University, Faculty of Arts and Sciences, Chemistry Department, Çiftlikköy Campus

33320 Mersin, TURKEY, [email protected]

Carbon dioxide is the last oxidation product of carbon based compounds. The

concentration of carbon dioxide in atmosphere increases continuously. This increase causes

global warming and climatic changes. Despite of these, carbon dioxide is a carbon source

and establishment of an industrial process with effective reduction is intensively researched

at present.

Although carbon dioxide has a limited usage in gas phase, useful organic compouns

can be produced by reduction of carbon dioxide. Formic acid is more important among these

products with its usage in fuel cells for energy production. It is possible to reduce carbon

dioxide at ambient conditions in laboratory with various methods. Although these methods

are various, electrochemical reduction is the most effective method among these. Applied

processes is non-continuous systems and this is one of the problems in the reduction of carbon

dioxide. Processes that work continuously increase both productivity and energy input. In

flow systems which designed for electrochemical reactions (electrolysers), bipolar and

monopolar cells are usually used.

In this study, both monopolar and bipolar electrodes can be used in the designed

electrolyser. Carbon dioxide electro-reduction is examined with cyclic voltammetry

( Figure 1) and electrolysis on Pb and modified-Pb electrocatalysts in 0,1 M KHCO3 media.

Formic acid is detected as main product (%65) at ambient conditions and -1,8 V (vs AgCl)

electrode potential. Formic acid concentration - time graphic is shown in Figure 1.

Figure 1. Cyclic voltammogram of Pb catalyst in 0,1 M KHCO3 at 50 mV/s scan rate, (a)

absence of carbon dioxide, (b) presence of carbon dioxide.

Keywords: Carbon dioxide, Formic acid, Electrochemical reduction, Electrolyser, Bipolar

cell.


109

P-23

Karbondioksitin İndirgenmesinde Bir Elektrolizör ve Bipolar

Elektrokimyasal Hücre Tasarımı

Emrah Mamur, Rezzan Aydın, Fatih Köleli

Mersin Üniversitesi FEF Kimya Bölümü, Çiftlikköy Kampüsü 33320 Mersin, TÜRKİYE,

[email protected]

Karbonlu bileşiklerin yükseltgenmesinde son ürün karbondioksittir. Karbondioksitin

atmosferdeki derişimi sürekli olarak artması nedeniyle küresel ısınmaya, buna bağlı olarak da

iklim değişikliklerine neden olduğu belirtilmektedir. Tüm bunlara rağmen, karbondioksit bir

karbon kaynağıdır ve indirgenerek kullanılabilir organik bileşiklere dönüştürülmesi

hedeflenmektedir.

Gaz halindeyken kullanımı sınırlı kalan karbondioksit, indirgendiğinde kullanılabilir

organik bileşiklere dönüşmektedir. Bunlar arasında, yakıt hücrelerindeki kullanımı ile enerji

sağlayan formik asidin önemi diğer organik bileşiklere göre daha büyüktür. Değişik

yöntemlerin uygulanması sonucu karbondioksiti laboratuar şartlarında da indirgemek

mümkündür. Yöntemler çeşitli olmakla birlikte bunların arasından elektrokimyasal

indirgemenin en etkilisi olduğu görülmektedir. Karbondioksitin elektrokimyasal

indirgenmesindeki problemlerden biri, uygulanan proseslerin sürekli çalışan sistemler

olmayışıdır. Bir prosesin kesintiye uğramadan sürekli çalışması hem verimliliği, hem de

enerji tasarrufunu artırabilecektir. Elektrokimyasal reaksiyonlar için tasarlanan sürekli çalışan

sistemlerde (elektrolizörler) genellikle bipolar ve monopolar hücreler kullanılır.

Bu çalışmada, tasarımı yapılan elektrolizörde hem monopolar hem de bipolar

elektrotlar kullanılabilmektedir. Pb ve modifiye Pb elektrokatalizörleri üzerinde, 0,1 M

KHCO3 içerisinde karbondioksit indirgenmesi dönüşümlü voltametri (Şekil 1) ve elektroliz

deneyleri ile incelenmiştir. Oda koşullarında ve - 1,8 V’da (vs AgCl) yapılan elektrolizlerde

formik asit ana ürün olarak elde edilmiştir (%65), zamana bağlı formik asit derişimi grafikte

verilmiştir (Şekil 1).

Şekil 1. Pb katalizörün 0,1 M KHCO3 içinde 50 mV/s tarama hızı ile alınan dönüşümlü voltamogramı,

(a) karbondioksit olmadığında, (b) karbondioksit varlığında.

Anahtar Kelimeler: Karbondioksit, Formik asit, Elektrokimyasal İndirgeme, Elektrolizör,

Bipolar hücre.


110

P-24

Measurement of Diffusion Coefficients of Volatile Solvents in Mesoporous

Medium

Aslı Nalbant Ergün, Yuda Yürüm

Sabancı University, Istanbul, 34956, TURKEY,

[email protected]

Mesoporous materials are attractive candidates for zeolites in industrial applications.

Due to the advantage of the mesoporous channels these materials possess a new research area

where larger molecules can diffuse through the pores, reacted there and leave the pores as

well. The MCM-41 with hexagonal mesoporous structure and high surface area values- up to

2000 m2/g is a good candidate for catalytic applications with proper metal loading. In order

to understand the kinetics of reactions in a mesoporous medium, it is essential to understand

the diffusion of a molecule in the medium for the successful application of the material in

heterogeneous catalysis.

In this study the diffusion coefficients, modes of transport, and the activation energies

of organic solvents into mesoporous channels of MCM-41 were investigated in 24-30˚C

temperature range. The diffusion coefficients were measured from the slope of graphs of

Mt/M∞ versus t1/2[1,2].

It is observed that diffusion constants were inversely proportional with the increase of

molecular weight while activation energy and the time necessary to reach equilibrium are

directly proportional. In all experiments increase in the diffusion constants were observed

with the increase in temperature.

References:

[1] B. Sakintuna, Y. Yurum, . Ind. Eng. Chem. Res, 44, 2893 (2005)

[2] B. Sakintuna, O. Cuhadar, Y. Yurum,, Energy Fuels, 20, 1269 (2006)

Keywords: MCM-41, zeolites, diffusion


111

P-24

Uçucu Solventlerin MezoGözenekli Ortamda Difüzyon Katsayılarının

Hesaplanması

Aslı Nalbant Ergün, Yuda Yürüm

Sabancı Üniversitesi, İstanbul, 34956, TURKEY,

[email protected]

Endüstriyel uygulamalarda mezogözenekli malzemeler zeolitlere iyi bir alternatif

olmaktadır. Bu malzemeler mesogözenekli kanallarının avantajı sayesinde daha büyük

moleküllerin gözeneklerinden geçip, orada reaksiyona girip daha sonra bu gözenekleri terk

etmeleri sayesinde yeni bir araştırma sahasına sahip oldular. Hekzagonal mesogözenekli yapı

ve 2000 m2/g’a kadar ulaşabilen yüksek yüzey alanına sahip MCM-41 uygun metal

yüklemesiyle katalitik uygulamalara uygun bir malzemedir. Mezogözenekli ortamdaki kinetik

reaksiyonları anlayabilmek için öncelikle bu ortamda bir molekülün difüzyonunun anlaşılması

gerekmektedir ki MCM-41’in heterojen katalizör olarak başarılı uygulaması yapılabilsin.

Bu çalışmada uçucu solventlerin MCM-41’in mezogözenekli kanallarında 24-30 ˚C

sıcaklık aralığında difüzyon katsayıları, transport modları ve aktivasyon enerjileri

hesaplanmıştır. Difüzyon katsayıları Mt/M∞’ye karşı t1/2 grafiğinin eğiminden hesaplanmıştır

[1-2]

Difüzyon katsayılarının, molekül ağırlığının artmasıyla ters orantılı olduğu ayrıca

aktivasyon enerjisinin ve dengeye ulaşmak için geçen sürenin molekül ağırlığının artmasıyla

doğru orantılı olduğu gözlenmiştir. Tüm deneylerde difüzyon katsayılarındaki artışın

sıcaklığın artmasıyla doğru orantılı olduğu gözlemlenmiştir.

Referanslar:

[1] B. Sakintuna, Y. Yurum, . Ind. Eng. Chem. Res, 44, 2893 (2005)

[2] B. Sakintuna, O. Cuhadar, Y. Yurum,, Energy Fuels, 20, 1269 (2006)

Anahtar Kelimeler: MCM-41, zeolit, difüzyon


112

P-25

XPS and TPD studies of NOx interaction with model BaO/Pt(111) NSR

catalysts

E.I. Vovk a,b, E. Emmez a, and E. Ozensoy a,c

aDepartment of Chemistry, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey bBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, 630090 Novosibirsk, Russia

cInstitute of Materials and Nanotechnology, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey


Catalytic removal of toxic components, such as NOx in oxidizing environment of

automobile exhaust is a severe problem. One of the commercialized ways to solve this

problem is NOx storage and reduction (NSR) catalysts which are based on the idea that NOx

can be chemically fixed on one of the catalyst components and once the storage capacity is

exceeded the fixed NOx is reduced during a short fuel-rich period. Typically Ba containing

materials are used as the NOx storage component.

In order to obtain a fundamental scientific understanding of NSR catalysts, model

BaO storage component can be prepared in ultra high vacuum (UHV) conditions via

deposition of Ba onto Pt(111) surface with subsequent oxidation. Ba film deposited on this

surface grows in a “layer-plus-island” mode [1]. Interaction of the BaO/Pt(111) model

catalyst system with NOx is investigated in a multi-technique UHV surface science chamber

(with a base pressure of ~ 6 x 10−10 Torr) which is equipped with x-ray photoelectron

spectroscopy (XPS), a quadruple mass spectrometer for temperature programmed desorption

(TPD) and a rear-view low energy electron diffraction (LEED) optics. Preparation of the

model catalysts, their reaction with NOx, and analysis of the samples can be performed under

in-situ conditions (i.e. without exposing the samples to atmospheric conditions). XPS data

allows insight regarding the nature of the stored NOx species while TPD data reveals

information associated with the relative stabilities of the surface NOx species and their

decomposition mechanisms.

This work was financially supported by the Scientfic and Technical Research Council of Turkey

(TUBITAK) (Project Code:107Y115), European Union FP 7 (Project Code: UNAM-Regpot, 203953)

and the Russian Foundation for Basic Research, grant No. 09-03-91225-СТ_а.

References:

[1] P. Stone, M. Ishii, M. Bowker, Surf. Sci. 2003, 537, 179-190.

Keywords: NSR, NOx, barium oxide,


113

P-25

BaO/Pt(111) NSR Katalizörlerinin NOx Gazı ile Etkileşiminin XPS ve TPD

ile İncelenmesi

E.I. Vovk a,b, E. Emmez a ve E. Özensoy a,c

aKimya Bölümü, Bilkent Üniversitesi, 06800 Ankara, Türkiye bBoreskov Kataliz Enstitüsü SB RAS, 630090 Novosibirsk, Rusya

cMalzeme ve Nanoteknoloji Enstitüsü, Bilkent Üniversitesi, 06800 Ankara, Türkiye

İlgili yazar ([email protected])

NSR katalizörlerinin temel bilimsel çalışma prensiplerinin daha detaylı anlaşılması

için düzlemsel model katalizörler sentezlenmiştir. Yüksek ötesi vakum şartlarında (ultra high

vacuum, UHV), Ba metalini, Pt (111) düzlemsel yüzeyine vakum çökertme yöntemiyle

depolanması ve sonrasında Ba metalinin oksitlenmesiyle BaO/Pt(111) model katalizörü

hazırlanmaktadır. Bu yüzey üzerinde depolanan Ba filmi hem düzlemsel tabakalar şeklinde,

hem de üç boyutlu parçacıklar şeklinde büyümektedir [1]. BaO/Pt (111) model katalizör

sisteminin NOx gazı ile etkileşimi X-Ray fotoelektron spektroskopisi (XPS), sıcaklık

programlı desorpsiyon (TPD) ve düşük enerjili elektron kırınımı (LEED) içeren çok-yöntemli

UHV yüzey analiz çemberi ( taban basıncı ~ 6 x 10−10 Torr) ile incelenmiştir. Böylece, model

katalizörlerin hazırlanması, hazırlanan katalizörlerin NOx gazı ile reaksiyonu ve numunelerin

analizleri, atmosfer şartlarına maruz kalmadan, oluştuğu yerde (in-situ) yapılabilmektedir.

XPS verileri, depolanan NOx gazının kimyasal yapısı hakkında bilgi verirken, TPD verileri

sayesinde yüzey NOx türlerinin görece kararlılığı ve bu türlerin yüzey bozunma

mekanizmaları hakkında bilgiler edinilmektedir.

Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) (Proje

Kodu: 107Y115), Avrupa Birliği FP 7 (Proje Kodu: UNAM-Regpot 203953) ve Rusya Temel

Araştırmalar Kurumu (Grant No. 09-03-91225-СТ_а), tarafından desteklenmiştir.

Referanslar:

[1] P. Stone, M. Ishii, M. Bowker, Surf. Sci. 2003, 537, 179-190.

Anahtar Kelimeler: NSR, NOx, baryum oksit,


114

P-26

Synthesis and Characterizaton of FSM-16 Activated with

Iron,Cobalt,Nickel and Molybdenum

Sinem Taş and Yuda Yürüm

Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, İstanbul 34956, Türkiye


These mesoporous materials are used as molecular sieves, catalyst and adsorbent

because of their regular arrangement and narrow pore size distribution. . This catalytic

material with its hexagonal has large surface areas (greater than 1000 m2g−1) and high thermal

stability. [1] The framework of this is modified with metal/metal oxides to improve the

activity.

FSM-16 has been synthesized from kanemite NaHSi2O5. 3(H2O) with very low

concentration of surfactant. Silicate layers are intercalating by the surfactant, these layers

meet together in periodic way and then condense to form a three dimensional silicate

network. [2] In this study, FSM-16 has been synthesized by sodium silicate solution and n-

hexadecyltrimethylammonium bromide which serve as templates for the formation of the

pores. Mesoporous FSM-16 silica has been modified by impregnation with 1, 5 and 10 wt %

Co, Ni and Fe. And 15 wt % molybdenum added to these catalysts. The resultant materials

are characterized by the powder X-ray diffraction, N2 sorption, Si-NMR, FT-IR and TEM.

XRD characterization shows that the resultant materials have well-ordered hexagonal

mesoporous-structures. The intensity of the XRD peaks are affected by the metal loading

does not distribute the framework of the FSM-16 as metal loading are increased, the intensity

of the peaks decrease. BET surface area was found 1100 m2 g_1 and BET surface areas, pore

volumes and pore diameters decreased as the metal loading increased. In infrared spectra,

bands are agreement with the literature at 2356, 1637, 958, 800, 665 and 620 cm_1 were

observed for FSM-16 but these bands are affected by the metal loading. [3] TEM results have

clearly shown the regular array of the channels and usual hexagonal patterns.

Keywords: Kanemite ; Mesoporous materials; FSM-16 ;Characterization

[1] W. Li, Y. Yao, Z. Wang, J. Zhao, M. Zhaoa, C. Sun, Materials Chemistry and Physics 70 144–149 (2001)

[2] Y. Sakamoto, S. Inagaki, T. Ohsuna, N. Ohnishi, Y. Fukushima , Y. Nozue a, Microporous and Mesoporous

Materials 21 589-596 ( 1998)

[3] M. S. Ghattas, Microporous and Mesoporous Materials 97 107–113 (2006)


115

P-26

Demir , Kobalt,Nikel Ve Molibden İle Aktifleştirilmiş FSM-16

Katalizörlerinin Sentezi ve Karakterizasyonu

Sinem Taş ve Yuda Yürüm

Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, İstanbul 34956, Türkiye


Düzgün gözenek boyut dağılımı ve yüksek yüzey alanına sahip FSM-16 daha çok

katalizör, katalizör desteği ve adsorbent olarak kullanılmaktadır. Bu malzeme, yüksek yüzey

alanı (1000 m2g−1 ) ve yüksek termal stabiliteye sahiptir. Bu tip malzemeler yeteri kadar

katalitik aktiviteye sahip olmadıkları için metal/metal oksitler kullanılarak silis yapısının

modifikasyonu ile katalitik aktiviteleri yükseltilebilmektedir. [1]

Yüksek yüzey alanı, düzgün gözenek boyut dağılımı ve termal kararlılığa sahip FSM-

16, kanemit NaHSi2O5.3(H2O) ve düşük konsantrasyonda surfaktant ile sentezlenir. Silisyum

katmanlarının arasına surfaktant moleküllerinin yerleşmesi, üç boyutlu silisyum yapısının

oluşmasını sağlar.[2] Bu çalışmada,sodyum silikat solüsyonu ve hekzadesiltrimetilamonyum

bromit, porların oluşması için kalıp olarak kullanılmıştır. Mezogözenekli FSM-16, kütlece %

1, 5 and 10 Co, Ni and Fe emdirilerek modifiye edilmiştir. Ayrıca üretilen metal-FSM-16

katalizörlerine ağırlıkça % 15 molibdenyum eklenmiştir. Sentez sonrası elde edilen

katalizörlerin kristal, gözenek ve parçacık yapısının, kimyasal bileşiminin belirlenmesi için

X-ışınıkırınım desenleri (XRD), azot adsorpsiyon/desorpsiyon izotermleri, Si-NMR, FT-IR,

TEM görüntüleri ve parçacık boyut analizleri gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen malzemenin,

hezogonal mezogözenekli yapıyı oluşturduğu XRD sonuçlarında gözlenmiştir. Ayrıca, XRD

sonuçlarında gözlenen piklere göre yapısına yerleştirilen metal kaynaklarının FSM-16’nın

karakteristik yapısını bozmadığı belirlenirken, FSM-16 numunesine ait XRD pik şiddetlerinin

metal- FSM-16 numunelerine ait pik şiddetlerine göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir.BET

yüzey alanı yaklaşık olarak 1100 m2 g_1 olarak bulunmuş ve bu yüzey alanın metal yükleme

miktarı artıkça azaldığı gözlenmiştir.İnfrared spektrumda bantlar FSM-16 için 2356, 1637,

958, 800, 665 and 620 cm_1de gözlenmiştir.[3] TEM görüntülerinde FSM-16’nın gerekse

metal- FSM-16 numunelerinin yapısındaki gözeneklerin literatür bilgisine uyumlu bir şekilde

hekzagonal paketçikler şeklinde düzgün bir dağılım gösterdiği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler Kanemit ;Mezogözenekli Malzemeler; FSM-16 ; Karakterizasyon

[1] W. Li, Y. Yao, Z. Wang, J. Zhao, M. Zhaoa, C. Sun, Materials Chemistry and Physics 70 144–149 (2001)

[2] Y. Sakamoto, S. Inagaki, T. Ohsuna, N. Ohnishi, Y. Fukushima , Y. Nozue a, Microporous and Mesoporous

Materials 21 589-596 ( 1998)

[3] M. S. Ghattas, Microporous and Mesoporous Materials 97 107–113 (2006)


116

P-27

Adsorption of Anisidines on Metal Supported Pumice: an IR Study

Neslihan Kayaa, Taner Kalaycıb and Belgin Bardakçıb

aSuleyman Demirel University, Experimental and Observational Research and Application

Center, 32260, Isparta, Turkey, [email protected] bMehmet Akif Ersoy University, Faculty of Arts and Sciences, Physics Department, 15100,

Burdur, Turkey

Infrared spectroscopy has been used in adsorption studies of 2-, 3-, 4- Anisidine on the

metal (Co) supported pumice. FTIR spectroscopy can give useful and often definitive

information on the structure and surface properties of pumice before and after metal

modification are investigated by SEM analyses. Besides the amount metal cations on pumice

is performed by ICP-OES. The IR spectral data show that the characteristic (C-H)

disubstituted vibration bands play on important role in the adsorption of 2-, 3-, 4- Anisidine

on the modified pumice.

Keywords: pumice, anisidines, adsorption, infrared spectroscopy.

4000.0 3000 2000 1500 1000 400.0

cm-1

%T

(a)

(b)

(c)

Figure 1. (a) IR spectrum of 2-Anisidine adsorbed on the Co supported pumice, (b) IR spectrum of 3-Anisidine

adsorbed on the Co supported pumice, (c) IR spectrum of 4-Anisidine adsorbed on the Co supported pumice


117

P-27

Metal Katkılı Pomza Üzerine Anisidinlerin Adsorpsiyonu ve IR

İncelenmesi

Neslihan Kayaa, Taner Kalaycıb ve Belgin Bardakçıb

a Süleyman Demirel Üniversitesi, Deneysel ve Gözlemsel Öğrenci Araştırma ve Uygulama

Merkezi, 32260, Isparta, Türkiye [email protected] b Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 15100, Burdur,

Türkiye

Metal (Co) katkılama yapılan pomza üzerine 2-, 3-, 4- Anisidinin adsorpsiyon

çalışmasında Infrared spektroskopisi kullanılmıştır. FTIR spektroskopisi yapı tayinini

belirlemede sıklıkla kullanılan bir yöntemdir, bu çalışmada ayrıca pomzanın modifikasyon

öncesi ve sonrasındaki yüzey özellikleri SEM analizi ile incelenmiştir. Ayrıca pomza

üzerindeki metal katyonlarının miktarı ICP-OES yöntemi ile belirlenmiştir. IR spektrum

datalarından, β(C-H) titreşim bantlarının adsorpsiyon sürecinde önemli rol oynadığı

görülmektedir.

Anahtar kelimeler: pomza, anisidin, adsorbsiyon, infrared spektroskopisi.

4000.0 3000 2000 1500 1000 400.0

cm-1

%T

(a)

(b)

(c)

Şekil 1. (a) 2-Anisidin, (b) 3- Anisidin, (c) 4- Anisidin adsorbe edilmiş Co katkılı pomzanın IR spektrumları.


118

P-28

Lipase Enzyme Immobilization by Different Methods on SiO2 and Their

Activities in Olive Oil Hydrolysis

Okan Akın, Kaan Za , Selahattin Yılmaz

Department of Chemical Engineering, Izmir Institute of Technology, Urla Izmir 35430,

Turkey, [email protected], [email protected], [email protected]

In this research, lipase enzyme immobilization by covalent bond and adsorption was

investigated and their activities in olive oil hydrolysis were tested. Stability of enzyme and

effect of buffer on enzyme activity was also determined.

SiO2 was used as a support. Support was calcined and then it was modified by y-

aminopropylethoxy silane to create amine groups on its surface . The aminated SiO2 was

used for covalent bonding of the Lipase enzyme. Covalent immobilization was achieved by

using two different spacers. One of the spacers was n-Ethylcarbodimide hydro-chloride

(EDC). By using EDC the carboxyl groups on the surface of enzyme is bounded to amine

groups of the support. The other one was glutaraldehyde. Glutaraldehyde was used for

bounding amino groups of carrier and enzyme. In case of adsorption, SiO2 support was used

as its that is without modification. Enzyme solution was contacted with the support. The

amount of enzyme bounded to the SiO2 suport was 5.1 mg/g SiO2 by glutaraldehyde coupling,

2.1 mg/g SiO2 for EDC coupling and 0.02 mg/gSiO2 by adsorption method.

The activity of immobilized and free lipase was defined via olive oil hydrolysis. The

specific activity of free lipase was found 20 Units mg protein-1. However, immobilized lipase

activity bounded by EDC and glutaraldehyde was found 0.92, 1.9 Units mg protein-1,

respectively. Free enzyme had the highest activity. Moreover, free lipase activity was

investigated at different concentrations of phosphate buffer solutions (PBS). The activities of

free lipase at 25 mM, 50 mM and 100 mM were found as 20, 1.19 and 3.18 Units mg protein-1,

respectively. The optimum Buffer concentration was determined as 25 mM PBS.

Keywords: Lipase, Immobilization, Olive Oil Hydrolysis


119

P-28

Lipaz Enziminin Farklı Metodlar ile SiO2 Üzerine İmmobilizasyonu ve

Zeytin Yağı Hidrolizindeki Aktiviteleri

Okan Akın, Kaan Za, Selahattin Yılmaz

Kimya Mühendisliği Bölümü, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Urla Izmir 35430, Turkey


Bu çalışmada Lipaz enzimi SiO2 desteğine kovalent ve adsorpsiyon yöntemleriyle

immobilize edilmiştir. Kovalent immobilizasyon için, destek malzemesinin yüzeyinde amin

grupları y-aminopropiletoksi silane kullanılarak oluşturulmuştur. Kovalent bağlama iki farklı

metod kullanılarak yapılmıştır. Birinci metod’ta, N-Etilkarbodimide hidroklorit (EDC)

kullanarak SiO2 üzerindeki amin grupları enzimdeki karboksil gruplarına bağlanmaştır. Diğer

bir metod ise Glutaraldehyde kullanarak enzim ve destek üzerindeki amin gruplari birbirlerine

bağlanmasıyla yapılmaya çalışılmıştır. Adsorpsiyon metodunda ise enzim ve desteğin

hidrofobik özelliğinden yaralanılmıştır. Destek üzerine immobilize edilen enzim miktarı,

EDC kullanılarak yapılan immobilizasyonda 2.1 mg/g-SiO2, glutaraldehyde için 5.1 mg/g-

SiO2, adsorpsiyon yöntemi içinse 0.02 mg/g-SiO2‘dır.

Bu yöntemlerle hazırlanan biyokatalizörlerin zeytin yağı hidrolizinde ki aktiviteleri

test edilmiştir. Serbest haldeki Lipaz’ın aktivitesi 20 Unit*mg/protein olarak belirlenmiştir.

Glutaraldehyde ile bağlanan enzimin aktivitesi 1.9 Unit*mg/protein ve EDC ara halkası

kullanılarak bağlanan enzimin aktivitesi 0.9 Unit*mg/protein olarak bulunmuştur.

Adsorpsiyon metodu ile hazırlanan katalizör aktivite göstermemiştir, zaten çok az enzim

destek malzemesine bağlanmıştır. Sonuç olarak glutaraldehit ile bağlanan enzim EDC

metoduna kıyasla daha yüksek aktivite göstermiştir. Buna ek olarak, serbest haldeki enzimin

farklı fosfat buffer derişimlerindeki aktivitelerine bakılmıştır. 25, 50 ve 100 mM daki

aktivitiler kıyaslanınca, 25 mM lik fosfat buffer solusyonun en uygun ortam olarak

belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Lipaz, Zeytin Yağ Hidrolizi, İmmobilize


120

P-29

Comparative Study of Water Gas Shift Reaction over Particulate and

Monolithic Pt/ceria Catalysts

Sevinç Tuna, Özlem Şen, Ahmet K. Avcı, Z. İlsen Önsan


[email protected]

Low temperature water-gas shift (LTWGS) performance of Pt-ceria was studied at

225-300oC over particulate and monolithic catalysts using pure and mixed feed. Three

different catalysts, particulate 1.4wt.%Pt-5wt.%CeOx/γ-Al2O3 and 1.4wt.%Pt-10wt.%CeOx/γ-

Al2O3 and monolithic 1.4wt.%Pt-5wt.%CeOx/γ-Al2O3 were used in a parametric study

regarding the effects of ceria loading, H2O/CO ratio and addition of H2 and/or CO2 to the

feed. Five H2O/CO ratios between 1 and 7 were used over particulate 1.4wt.%Pt-

5wt.%CeOx/γ-Al2O3 at 225°C with 5 mol% CO in inert N2; increasing values of this ratio

shifted the reaction to the product side and increased CO conversion. Effects of H2 and CO2

addition were tested solely at the H2O/CO ratio of 3 using feed containing 5 mol% CO, 15

mol% H2O, 25 mol% H2 and/or 10 mol% CO2 in inert N2. The existence of H2 or CO2 in the

feed suppressed CO conversion, and a more drastic decrease was observed when H2 and CO2

co-existed in the feed at 225°C. Experiments with both H2 and CO2 products in the feed were

repeated at 250 and 275°C. Catalyst performance under mixed feed conditions was also tested

by doubling the ceria in particulate 1.4wt.%Pt-10wt.%CeOx/γ-Al2O3, and no major change

was observed in CO conversion. Catalytic activity of monolithic Pt-ceria catalysts were also

examined by loading precursor having the same metal and promoter amounts as particulate

1.4wt%Pt-5wt%CeOx onto a cordierite monolith structure. Results of mixed feed experiments

at 250-300oC showed that monolith catalysts require higher reaction temperatures for

reaching the CO conversion levels of particulate catalysts with similar composition.

Keywords: Water-gas shift, Pt-CeO2/Al2O3, monolith catalysts


121

P-29

Parçacıklı ve Monolit Pt/CeO2 Katalizörleri üzerinde Su Gazı Geçiş

Reaksiyonunun Karşılaştırmalı Çalışması

Sevinç Tuna, Özlem Şen, Ahmet K. Avcı, Z. İlsen Önsan

Kimya Mühendisliği Bölümü, Boğaziçi Üniversitesi, Bebek 34342, Istanbul

[email protected]

Parçacıklı ve monolit yapılar üzerine yüklenmiş destekli Pt-CeO2 katalizörleri

üzerinde oluşan düşük-sıcaklık su-gazı geçiş reaksiyonu 225-300oC sıcaklık aralığında, ideal

ve gerçekçi girdi karışımları kullanılarak incelendi. Yapılan parametrik çalışmalarda, üç ayrı

katalizör, parçacıklı 1.4wt.%Pt-5wt.%CeOx/γ-Al2O3 ve 1.4wt.%Pt-10wt.%CeOx/γ-Al2O3 ile

monolit 1.4wt.%Pt-5wt.%CeOx/γ-Al2O3, kullanıldı. Katalizörün CeO2 içeriğinin, H2O/CO

oranının ve girdiye H2 ve/veya CO2 eklenmesinin CO dönüşmesi üzerindeki etkileri

araştırıldı. İnert N2 ortamında mol bazında %5 CO içeren girdide H2O/CO oranları 1 ve 7

arasında değiştirildi; H2O/CO oranı yükseldikçe reaksiyonun ürün tarafına kaydığı ve CO

dönüşmesinin arttığı gözlendi. Girdiye H2 veya CO2 eklenen deneylerde H2O/CO oranı 3 ve

girdi bileşimi mol bazında %5 CO, %15 H2O, %25 H2 ve/veya %10 CO2 ve inert N2 olarak

belirlendi. 225oC de girdiye H2 veya CO2 eklenmesi Le Cheatelier ilkesine göre ileri

reaksiyonu yavaşlatarak CO dönüşmesini azalttı. H2 ve CO2 nin birlikte eklenmesi dönüşmede

çarpıcı bir düşüşe yol açtı. Düşük-sıcaklık su gazı geçiş reaksiyonu için tüm sıcaklık aralığını

taramak amacıyla bu deneyler 250 ve 275oC de tekrarlandı. CeO2 yüzdesi iki katına

çıkarılarak 1.4wt.%Pt-10wt.%CeOx/γ-Al2O3 parçacıklı katalizörü ile gerçekçi girdi karışımı

kullanılarak yapılan ek deneyler CO dönüşmesini önemli ölçüde değiştirmedi. Parçacıklı

1.4wt%Pt-5wt%CeOx katalizörü ile aynı miktarda metal ve katkı maddesi içeren, kordierit

monolit yapı üzerine yüklenmiş Pt-CeO2 monolit katalizörlerinin katalitik etkinlikleri

incelendi; gerçekçi girdi karışımıyla 250-300oC sıcaklık aralığında elde edilen deney

sonuçları, yüksek CO dönüşmelerine erişilebilmesi için monolitlerin aynı bileşimdeki

parçacıklı katalizörlere göre daha yüksek sıcaklıklar gerektirdiğini gösterdi.

Anahtar Kelimeler: Su-gazı geçiş, Pt-CeO2/Al2O3, monolit katalizörler


122

P-30

Investigation of Isobutane Dehydrogenation in a Membrane Reactor

Saliha Kılıcarslan, Meltem Dogan

Gazi University, Chemical Engineering Department,, 06570 Maltepe-Ankara, Turkey


Isobutane is a raw material of MTBE (methyl tertiary butyl ether) and ETBE (ethyl

tertiary butyl ether) increasing octane number in gasolin. Isobutane dehydrogenation, a

equilibrium limited reaction, is the most important production method of isobutene. It is

possible to overcome the equilibrium conversion by removing hydrogen for this reaction. Pd

and Pd-based composite membranes are recomended for this purpose [1,2]. In this study, Pd

composite membrane was synthesized over a porous glass tube (OD:1.4cm, thickness:2mm,

porosity:0.64) in six plating step using ELP (electroless plating) coating technique, details

were in the previous study [3]. Reactor system was comprised by welding a non-porous glass

tube outside of the membrane tube. Pure chrome oxide catalysts in the reactor were fluidized

by introducing the feed (60% i-C4H10+ 40% He) which had 32 ml/min volumetric flow rate

(1.7 times minumum fluidization velocity). Helium was used as sweep gas outside of the

membrane tube in experimental studies. Reaction studies were performed at 450oC and at a

pressure a bit higher than the atmospheric pressure. Iso-butane conversion values were

determined by taking samples simultaneously through the flows coming from the inside and

the outside of the membrane tube. It was shown that the membrane permeated not only H2 but

also reactants and the products. Isobutane to isobutene conversion ratio was determined as

40%. The conversion value decreased to about 18% in the repeated experimental studies with

fresh catalyst. This result showed that Pd in the membrane structure affected the conversion

significantly and the conversion ratio decreased when the coking occured. EDS analysis

performed on the membrane tube after reaction applications also indicated that important

amount of C deposition was on the Pd zones.

Keywords: Isobutane dehydrogenation, membrane reactor, Pd composite membrane.

REFERENCES

[1] Guo, Y., Lu, G., Wang, Y., Wang, R, Separation and Purification, 32:271-279 (2003).

[2] Liang, W., Hughes, R., Catalysis Today, 104:238-243 (2005).

[3] Kilicarslan, S., Afyon, M.O., Dogan, M., Turkish Journal of Chemistry, 32:699-710

(2008).


123

P-30

İzobütan Dehidrojenasyonunun Membran Reaktörde İncelenmesi

Saliha Kılıçarslan, Meltem Doğan

Gazi Üniversitesi, ,Kimya Mühendisliği Bölümü, 06570 Maltepe-Ankara, Türkiye


İzobüten, benzine oktan sayısını arttırmak üzere eklenen MTBE (metil tersiyer butil

eter) ve ETBE (etil tersiyer butil eter) üretim proseslerinin hammaddesidir. Denge

limitasyonlu izobütan dehidrojenasyonu, izobütenin elde ediliş yöntemlerinin en önemlisidir.

Bu reaksiyon için ürün hidrojenin ortamdan uzaklaştırılması ile denge dönüşümünü aşmak

mümkün olabilmektedir. Bu amaç ile Pd ve Pd-alaşımlı kompozit membranlar önerilmektedir

[1,2]. Bu çalışmada, önceki çalışmamızda [3] detayları belirtilen ELP (electroless plating)

kaplama yöntemi kullanılarak gözenekli cam tüpler (dış çap:1.4cm, et kalınlığı:2mm,

gözeneklilik:0.64) üzerinde toplam altı kaplama basamağı gerçekleştirilerek kompozit

membran tüp sentezlenmiştir. Hazırlanan membran tüpün dışına bir gözeneksiz cam tüp

kaynatılarak reaktör sistemi oluşturulmuştur. Reaktör tüpün içine %60 i-C4H10 ve %40

He’dan oluşan besleme karışımı, 32 ml/dk’lik hız (minumum akışkanlaşma hızının 1.7 katı)

ile gönderilerek saf krom oksit katalizörler akışkanlaştırılmıştır. Deneysel çalışmada

membran tüpün dışından sürükleyici gaz olarak helyum geçirilmiştir. Reaksiyon çalışmaları

450oC sıcaklıkta ve atmosferik basıncın az üzerinde gerçekleştirilmiştir. Membran tüpün

içinden ve membran tüpün dışından gelen akımlardan eş zamanlı alınan numunelerin analizi

ile izobütan dönüşümü belirlenmiştir. Yapılan analizler, membranın hidrojen yanında reaktant

ve ürünleri de geçirdiğini göstermiştir. İzobütanın izobütene dönüşüm oranı %40 olarak tespit

edilmiştir. Yeni katalizörler ile tekrar edilen deneysel çalışmalarda, dönüşüm oranının

yaklaşık %18’e düştüğü belirlenmiştir. Bu sonuç, membran yapısında bulunan Pd’un,

dönüşümü önemli ölçüde etkilediğini ve koklaşma meydana geldiğinde de dönüşüm oranının

düştüğünü göstermektedir. Reaksiyon işleminden sonra membran tüp üzerinde yürütülen EDS

analizleri de Pd bölgelerinde önemli miktarda C birikimini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: İzobütan dehidrojenasyonu, membran reaktör, Pd kompozit membran

REFERANSLAR

[1] Guo, Y., Lu, G., Wang, Y., Wang, R, Separation and Purification, 32:271-279 (2003).

[2] Liang, W., Hughes, R., Catalysis Today, 104:238-243 (2005).

[3] Kilicarslan, S., Afyon, M.O., Dogan, M., Turkish Journal of Chemistry, 32:699-710

(2008).


124

P-31

Characterization and CO Tolerance Investigation of Platinum Based

Binary Catalysts in order to be used at the Anode of the PEM Fuel Cell

F. Çiğdem Güldüra, Didehan Karçiçeğib, Silver Güneşc

a,bGazi University, Engineering Faculty, Chemical Eng. Dept., 06570, Maltepe, ANKARA cGazi University, Natural & Applied Sciences , Advanced Technologies, 06500, ANKARA

[email protected]

PEM fuel cells are promising technologies that have the potential to be used in

portable systems with high energy conversion efficiencies. One of the key problems in PEM

fuel cells is to develop catalysts with high activity and high tolerance for the impurities within

the fuel feed stream, while maintaning the platinum content as low as possible.

In this study, platinum based binary catalysts were prepared and their activities on the

hydrogen oxidation reaction occuring at the anode was investigated. The catalysts were

prepared by impregnating the platinum with Ag, Cu and Fe metals on the carbon black and by

applying a heat treatment at 200 °C in a controlled gas atmosphere. Each catalyst was

prepared in three atomic ratios, so that the platinum to the second metal ratio will be 1:3, 1:1

and 3:1 to see the effect of the composition on the physical and catalytical properties. Physical

characterization was conducted through x-ray diffraction analysis. From XRD data, the mean

platinum particle size was predicted as 1.86 nm for PtAg-31, 2.32 for PtFe-31 and 1.69 for

PtCu-31, and the catalysts with high platinum content were seen to have the smallest mean

particle sizes. The crystal structures of the catalysts were the fcc structure typical to platinum

and platinum alloys. Electrocatalytical properties of the catalysts were illucidated by cyclic

voltammetry (CV) experiments using the hydrogen underpotential deposition technique.

PtAg-31 catalyst showed the highest electroactive surface area with 418,6 cm2/mgPt. The

tolerance of the catalysts against the impurities at the anode was investigated by CO stripping

technique. The results showed that catalysts with higher platinum content were more tolerable

to the 5% CO containing feed gas since the decrease in their hydrogen adsorption capacity

was minimal when compared with other catalysts.

Keywords: PEMFC, Anode, Catalyst, CO Stripping


125

P-31

PEM Yakıt Hücresi Anotunda Kullanılmak Üzere Platinin İkili

Katalizörlerinin Karakterizasyonu ve CO Toleransının İncelenmesi

F. Çiğdem Güldüra, Didehan Karçiçeğib, Silver Güneşc

a,bGazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Müh. Bölümü., 06570, Maltepe, ANKARA cGazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler A.B. Dalı, Beşevler, ANKARA

[email protected]

PEM yakıt hücreleri taşınabilir sistemlerde yüksek enerji dönüşüm verimliliği ile

kullanılabilecek potansiyele sahip teknolojilerdir. PEM yakıt hücrelerindeki en önemli

konulardan biri anotta kullanılan platin miktarının olabildiğince düşürülmesi, yüksek aktiviteli

ve beslenen yakıt karışımındaki safsızlıklara karşı yüksek toleranslı katalizörlerin

geliştirilmesidir.

Bu çalışmada platin bazlı ikili katalizörler sentezlenerek anotta gerçekleşen hidrojen

yükseltgenme reaksiyonu üzerindeki etkinliği incelenmiştir. Katalizörler platinin Ag, Cu ve

Fe metalleri ile birlikte karbon siyahı üzerine biriktirilmesi ve kontrollü gaz atmosferinde 200

C°’de ısıl işlemden geçirilmesi ile elde edilmiştir. Her bir katalizör katalizör bileşiminin

fiziksel ve katalitik öellikleri üzerindeki etkisini görmek için platinin ikinci metale oranı 1:3,

1:1 ve 3:1 olacak şekilde üç farklı atomik oranda hazırlanmıştır. Fiziksel karakterizasyon x-

ışın kırınım karakterizasyonu ile gerçekleştirilmiştir. XRD verilerinden, platinin ortalama

partikül boyutu PtAg-31 için 1.86 nm, PtFe-31 için 2.32 ve PtCu-31 için 1.69 olarak

hesaplanmış, ve en düşük partikül boyutuna sahip katalizörlerin platin oranı yüksek olan

katalizörler olduğu görülmüştür. Katalizörlerin kristal yapısı platin ve platin alaşımlarında

görülen yüzey merkezli kübik yapıdır. Katalizörlerin elektrokimyasal özellikleri döngülü

voltametri (CV) deneyleri ile, hidrojen potansiyel altı tekniği kullanılarak aydınlatılmıştır.

PtAg-31 katalizörü 418,6 cm2/mgPt ile en yüksek elektroaktif yüzey alanına sahip

katalizördür. Katalizörlerin anottaki safsızlıklara karşı toleransı CO sıyırma tekniği ile

incelenmiştir. Sonuçlar %5 CO içeren besleme gazına karşı yüksek platin oranına sahip

katalizörlerin diğer katalizörlere göre hidrojen adsorplama kapasitelerinde daha az düşüş

görülmesi nedeniyle daha toleranslı olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: PEM, Anot, Katalizör, CO Sıyırma


126

P-32

Effect of Supercritical Extraction Pressure on the Properties of

STA-Zr-MCM41 Catalysts Designed for Dimethyl Carbonate Synthesis

Sultan Orman, Timur Dogu


[email protected]

Dimethyl carbonate (DMC) is recommended as an octane enhancing transportation

fuel additive. Use of CO2 in the synthesis of DMC is an attractive approach for its recycling,

which may help in reducing carbon emissions. Direct DMC synthesis from CO2 and methanol

requires development of bifunctional catalysis having both acidic and basic sites. In this work,

silicotungstic acid and Zr incorporated mesoporous catalysts are prepared by a direct

hydrothermal synthesis route. During the synthesis of catalyst, hexadecyltrimethylammonium

bromide surfactant was removed by a methanol modified CO2 supercritical fluid extraction

(SFE) process. Extractions were performed at 85°C for 3 hours and the effect of extraction

pressure (300, 450, 600 bars) on the catalyst properties was searched. The hydrothermally

synthesized materials were also calcined at 350°C in air and its structural properties were

compared with the SFE treated materials. XRD results showed different structures for

calcined and extracted samples. The calcined sample has a well-dispersed amorphous

structure, whereas the extracted ones have sharp XRD peaks at 2θ values of about 3.9, 9.8 and

10.6o, corresponding to the partially ordered mesoporous structure. SFE extraction pressure

effect on the physical properties of the catalyst indicated an optimum value of 450 bar to

obtain the highest surface area (243 m2/g) and pore volume. This value was quite close to the

value obtained with calcination. The corresponding surface area values of the materials

extracted at 300 and 600 bars were 72 and 55 m2/g, respectively. SFE extraction has the

advantage over calcined materials for not destroying the acid sites.

Keywords: DMC, supercritical fluid extraction, STA


127

P-32

Süperkritik Ekstraksiyon Basıncının DMC Sentezi için Tasarlanmış STA-

Zr-MCM41 Katalizörlerinin Yapısındaki Etkisi

Sultan Orman, Timur Dogu

Orta Dogu Teknik Üniversitesi, Ankara, 06531, Türkiye

[email protected]

Dimetil karbonat (DMC), yakıtlara oktan sayısı artırıcı katkı maddesi olarak

önerilmektedir. Karbon dioksitin DMC sentezinde kullanılması karbon salınımlarını azaltacak

bir yaklaşımdır. Karbon dioksit ve metanolden doğrudan DMC sentezinde asidik ve bazik

özellik taşıyan bifonksiyonel katalizörlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada,

silikotungsitik ve Zr içeren mezogözenek yapıdaki katalizörler doğrudan hidrotermal sentez

yöntemi ile hazırlanmıştır. Sentez sırasında kullanılan yüzey aktif malzeme olan

setilltrimetilamonyumbromür (CTMABr), metanol ile modifiye edilmiş CO2 kullanılan

süperkritik akışkan ekstraksiyon (SFE) yöntemi ile yapıdan uzaklaştırılmıştır. Ekstraksiyon

85°C’de 3 saat sürdürülmüş ve ekstraksiyon basınsının (300, 450, 600 bar) katalizör

özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Hidrotermal yöntemle sentezlenen katalizörler ayrıca

350°C’de hava ortamında kalsine edilmiş ve yapıları SFE ile ekstrakte edilen katalizörlerle

karşılaştırılmıştır. XRD sonuçları kalsine edilmiş ve ekstraksiyon yapılmış örneklerde farklı

sonuçlar göstermiştir. Kalsine edilmiş numuneler düzgün dağılımlı amorf bir yapı gösterirken,

ekstraksiyon yapılan numunelerin XRD desenlerinde 2θ=3.9°, 9.8°, ve 10.6° değerlerinde

kısmen düzenli mezogözenekli yapıyı gösteren keskin pikler görülmüştür. SFE basıncının 450

bar olması durumunda elde edilen katalizörün en yüksek alanına (243 m2/g) ve gözenek

hacmine sahip olduğu gösterilmiştir. Bu değerler kalsinasyon sonucu elde edilen numunenin

değerlerine çok yakındır. Ekstraksiyon basıncının 300 bar ve 600 bar olması durumunda

katalizörlerin alanları sırasıyla 72 ve 55 m2/g’dır. SFE, malzemedeki asit merkezlerini

koruduğu için kalsinasyona kıyasla daha avantajlıdır.

Anahtar Kelimeler: DMC, süperkritik akışkan ekstraksiyon, STA


128

P-33

Investigation of the Behaviour of Chlorophenol Isomers Adsorbed on type

13X Zeolite by FT-IR Spectroscopy

Taner Kalaycıa, Neslihan Kayab, Belgin Bardakçıa

a Mehmet Akif Ersoy University, Faculty of Arts and Sciences, Physics department 15030,

Burdur, Turkey, [email protected] bExperimental and Observational Research and Application Center, Suleyman Demirel

University,32260,Isparta, Turkey

Zeolites are aqueous aliminum silicates and they have crystalline structure of alkaline

and solid alkaline elements. Due to their cage structure and porosity form, zeolites are ideal

adsorbents.

Chlorophenols are toxic, colourless, weakly acidic organic compounds in which one

or more of the hydrogen atoms attached to the benzene ring of phenol that they have been

replaced by chlorine atoms. Most applications of chlorophenols are based on removing from

media their toxicity.

In this study, type 13X zeolite was used for adsorbent. Monochorophenols (2-,3-,4-

chlorophenol) adsorbed on 13X zeolite and vibrational frequencies belonging samples were

analysed by Infrared spectroscopy. FT-IR spectroscopy is the fundamental tool to analyse

functional groups of organics. The Characteristic C=C stretching band and C-Cl stretching

band of bulk 3- chlorophenol are at 1584 cm-1, 1088 cm-1 region, respectively. After the

adsorption process, these bands were observed at 1590 cm-1, 1088 cm-1 region, respectively.

The Characteristic C-Cl stretching band and in plane C-H bending band of bulk 4-

chlorophenol are at 1090 cm-1, 1166 cm-1 region, respectively. After the adsorption process,

these bands appeared at 1091 cm-1 and 1165 cm-1, respectively.

Keywords: FT-IR, Chlorophenols, 13X zeolite, Adsorption

Figure 1: FAU type zeolite


129

P-33

13X Zeolitinde Adsorbe Edilmiş Klorofenollerin FT-IR Spektroskopiyle

Davranışının Incelenmesi

Taner Kalaycıa, Neslihan Kayab, Belgin Bardakçıa

a Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 15030, Burdur,

Türkiye, [email protected] bDeneysel ve Gözlemsel Araştırma ve Uygulama Merkezi, Süleyman Demirel

Üniversitesi,32260,Isparta, Türkiye

Zeolitler, alkali ve toprak alkali elementlerin kristal yapısına sahip sulu aliminyum

silikatlarıdır. Kafes yapısı ve gözenekli biçimiyle zeolitler ideal adsorbanlardır. Klorofenoller,

fenolün benzen halkasındaki hidrojen atomlarının bir veya birkaçının klor atomlarıyla yer

değiştirmesi sonucu oluşan zehirli, renksiz, zayıf asidik organik bileşiklerdir. Klorofenollerin

birçok uygulaması onları ortamdan uzaklaştırmak üzerine kuruludur.

Bu çalışmada, adsorban olarak 13X zeoliti kullanıldı. 13X zeolitinde adsorbe edilen

monoklorofenol (2-,3-,4- klorofenol) ve örneklerin titreşim frekansları kırmızı altı

spektroskopisiyle incelendi. FT-IR spektroskopisi, organik maddelerin fonksiyonel

gruplarının analizinde temel yöntemdir.

Saf 3-klorofenolün karakteristik C=C gerilme bandı ve C-Cl gerilme bandı sırasıyla

1584 cm-1 ve 1088 cm-1 bölgesinde gözlenirken adsorpsiyon sürecinden sonra bu bantlar

sırasıyla 1590 cm-1 ve 1088 cm-1 bölgesinde gözlenmiştir. Saf 4-klorofenolün karakteristik C-

Cl gerilme bandı ve düzlem içi C-H bandı sırasıyla 1090 cm-1 ve 1166 cm-1 bölgesinde

gözlenirken adsorpsiyon sürecinden sonra bu bantlar sırasıyla 1091 cm-1 ve 1165 cm-1

bölgesinde gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: FT-IR, Klorofenoller, 13X zeoliti, Adsorpsiyon

Şekil 1: FAU tipi zeolit


130

P-34

Development of Anode Catalyst for Direct Methane Combustion Solid

Oxide Fuel Cells

Vedat Sarıboğa, M.A. Faruk Öksüzömer, S.Naci Koç, M.A. Gürkaynak

Department of Chemical Engineering, Istanbul University, 34320 Avcilar, ISTANBUL

Fuel cells are electrochemical devices that directly convert chemical energy into

electrical energy. Conventionally, fuel cells use hydrogen as a fuel. However, direct

utilization of hydrocarbons could simplify the use of fuel cells operating on hydrocarbons and

significantly improve efficiency by avoiding the losses associated with external reformer. In

direct methane solid oxide fuel cells; the anode catalyts acts a critical role since the

electrochemical oxidation reaction occurs at the anode compartment.

(a) (b) (c) (d)

(e) (f) (g) (h)

In this work; multilayer tape-casting method is used to prepare dense electrolyte-

porous anode (a,c) structures. Afterwards; the anode catalysts , Me-CeO2 (Me=Ni,Cu), were

impregnated to the porous anode structure with infiltration technique (d). The electrochemical

performances of the single cells were characterized with electrochemical impedance

spectroscopy and potentiostat and i-v (h) curves were plotted with. The catalytic activity tests

of the anode catalysts were investigated with online-GC system. Additionally; the phase and

microstructure of the cells were characterized with SEM and XRD analysis. The studies are in

progress.

Keywords: Solid Oxide Fuel Cell, Methane, Anode Catalyst


131

P-34

Doğrudan Metan Yakan Katı Oksit Yakıt Hücresi (DM-SOFC) İçin Anot

Katalizörü Geliştirilmesi

Vedat Sarıboğa, M.A. Faruk Öksüzömer, S.Naci Koç, M.A. Gürkaynak

Kimya Mühendisliği Bölümü, İstanbul Üniversitesi,34320 Avcılar, İSTANBUL

Yakıt hücreleri kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine çeviren cihazlardır.

Geleneksel olarak yakıt hücrelerinde yakıt olarak hidrojen kullanılmaktadır. Ancak yakıt

hücresine hidrokarbonun doğrudan beslenmesi yakıt hücresinin operasyonunu kolaylaştırır ve

özellikle dış reforming kaynaklı kayıpların önüne geçeceğinden dolayı verim artışı sağlar.

Doğrudan metan katı oksit yakıt hücrelerinde elektrokimyasal oksidasyon reaksiyonunun

meydana geldiği anot katalizörü kritik rol oynamaktadır.

(b) (b) (c) (d)

(e) (f) (g) (h)

Bu çalışmada çok tabakalı şerit döküm tekniği ile yoğun elektrolit-gözenekli anot

yapıları (a,c) hazırlanmıştır. Ardından gözenekli anot yapısına infiltrasyon tekniği ile anot

katalizörleri; Me-CeO2 (Me:Ni,Cu) emdirilmiştir (d). Tek hücrelerin elektrokimyasal

performansları kurulan test sisteminde elektrokimyasal impedans spektroskopisi ve

potansiyotat ile karakterize edilerek i-v eğrileri (h) çizilmiştir. Anot katalizörlerinin katalitik

aktiviteleri online-GC sistemi ile incelenmiştir. Ayrıca hazırlanan hücrelerin faz ve mikro

yapıları XRD ve SEM analizleri ile karakterize edilmiştir. Konu üzerinde çalışmalar

sürmektedir.

Anahtar Kelimeler: Katı Oksit Yakıt Hücresi, Metan, Anot Katalizörü


132

P-35

Low Temperature Wáter-gas Shift Reaction on Au-CeO2/Al2O3 Catalysts

Hacer Güneş, Ramazan Yıldırım

Boğaziçi University, Department of Chemical Engineering, 34342 Bebek, Istanbul


The researches for cleaner and more efficient energy conversion technologies,

including hydrogen powered fuel cells, have been increased in recent years due to the

growing energy demand and environmental concerns. Developing a catalyst for the low

temperature water-gas shift reaction becomes important for the production of CO free

hydrogen since CO is harmful for the anode catalyst of fuel cell even at the trace levels.

In this work, the low temperature water-gas shift activity of promoted Au-CeO2/Al2O3

catalyst was investigated. The incipient to wetness impregnation method is used to load the

CeO2 promoter. Then Au nanoparticles deposited on CeO2/Al2O3 by homogeneous deposition

precipitation method. The activity tests were carried out in the microreactor flow system at

atmospheric pressure in the temperature range of 250-350 oC The experiments were also

carried out in the presence of H2 and CO2 in the feed. The reactant and product mixtures were

analyzed using a mass spectrometer.

The result indicated that the increase of Au content from 1 wt. % to 3 wt.% inversely

affected CO conversion while the further increase of Au to 5 wt.% had some significant

positive results. Increasing CeO2 from 1.25 wt. % Ce to 10 wt. % Ce resulted higher

conversion although the further increase did not have significant changes. The conversion

generally increased with the increasing temperature in the range of 220oC and 350oC. It was

also found that 15% CO2 did have some negative effect while the inhibition of 60% H2 was

more evident.

Keywords: Promoted Au catalyst, Water-gas shift reaction, Hydrogen production


133

P-35

Au-CeO2/Al2O3 Katalizörü Üzerinde Düşük Sıcaklık Su-gazı Geçiş

Reaksiyonu

Hacer Güneş, Ramazan Yıldırım

Boğaziçi Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 34342 Bebek, İstanbul


Enerji ihtiyacı ve çevreye duyarlılığın artması ile birlikte, son zamanlarda daha temiz

ve daha verimli enerji teknolojilerine yönelik araştırmalar artmaktadır. Bunlara hidrojene

dayalı yakıt pili teknolojisi de dahildir. CO, yakıt pilinin anodunda bulunan katalizöre zarar

verdiği için CO’dan arındırılmış hidrojen eldesi büyük önem kazanmakta, bu durum düşük

sıcaklıkta su-gazı geçiş reaksiyonu için etkili katalizör arayışlarını artırmaktadır.

Bu çalışmada Au-CeO2/Al2O3 düşük sıcaklık su gazı reaksiyonu incelenmiştir. CeO2,

emdirme (impregnation) yöntemi kullanılarak Al2O3 desteğine yedirilmiş, sonra Au nano

parçacıkları CeO2/Al2O3 üzerine homojen tortu çöktürmesi (homogeneous deposition

precipitation) yöntemiyle yüklenmiştir. Katalizörün aktivitesi akışlı bir mikroreaktörde

atmosferik basınçta ve 250-350 oC arasında, bir kütle spektrometresi kullanılarak ölçülmüştür.

Sonuçlar Au içeriğinin ağ.% 1’ den ağ.% 3’e çıkartılmasıyla CO dönüşümünün negatif

etkilendiğini ama Au’nun ağ. % 5 yükseltilmesi ile tekrar arttığını göstermektedir. CeO2

içeriğinin ise ağ. %1.25 Ce’den ağ. % 10 Ce’ye çıkartılmasıyla CO dönüşümü artmış, daha

fazla CeO2 ilavesi sonucu pek etkilememiştir. CO dönüşümü 220oC ve 350oC arasında

sıcaklıkla artmıştır. Bunların yanında %15 CO2 ilavesinin CO dönüşümüne olumsuz etkisi

sınırlı kalmışken %60 H2 ilavesi dönüşümü ciddi miktarda düşürmüştür.

Anahtar Kelimeler: Katkılandırılmış Au katalizörleri, Su-gazı geçiş reaksiyonu, Hidrojen

üretimi


134

P-36

Modeling of Preferential CO Oxidation over Promoted Au/Al2O3 Catalysts

Using k-means Clustering and Modular Neural Networks

Mehmet Erdem Günay, Ramazan Yıldırım

Boğaziçi University, Department of Chemical Engineering, 34342 Bebek, Istanbul


Fuel cells convert chemical energy of H2 and O2 to electricity and produce water as

the only by-product. Hence the fuel cell is one of the most environment friendly energy

conversion technologies of the future. Due to the fact that Pt anode catalyst significantly loses

its efficiency at even 10 ppm CO in the inlet fuel, the hydrogen stream fed to the fuel cell

must be free from CO. In order to convert CO to CO2, Au based catalysts with Al2O3

support; in the presence of the promoters Mg, Mn, Co, Ce, Fe and Ni were extensively studied

with the knowledge that small sized Au particles well dispersed on the support can provide

high CO conversion levels at low temperatures.

In this study, the experimental data obtained in our laboratory for CO oxidation over

promoted Au/Al2O3 were modeled by using the k-means clustering and modular artificial

neural networks. The similar data was clustered using k-means clustering method. Then the

clusters of successful catalysts were modeled by modular neural network in a way that

different type of input variables (design and operational variables) were used together but

treated differently in the same model. Finally the relative significance of the input variables

and their effects on CO conversion were analyzed. It was found that the model developed this

way can successfully represent the experimental results and it can be used to understand the

catalytic phenomena.

Keywords: Modular neural network, k-means clustering, Selective CO oxidation


135

P-36

Au/Al2O3 Katalizörleri Üzerinde Seçimli CO Oksidasyonunun k-ortadeğer

Gruplandırma ve Modüler Yapay Sinir Ağları Yöntemleriyle

Modellenmesi

Mehmet Erdem Günay, Ramazan Yıldırım

Boğaziçi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü, 34342 Bebek, İstanbul

[email protected]

Yakıt pili hidrojen ve oksijendeki kimyasal enerjiyi elektirik enerjisine dönüştürmekte,

yan ürün olarak sadece su üretmekte ve bu yüzden de geleceğin en çevre dostu enerji

dönüşüm teknolojilerinden birisi olarak kabul edilmektedir. CO, 10 ppm mertebesinde bile

yakıt pili anodundaki Pt katalizöre zarar verdiği için kullanılan hidrojenenin CO dan

arındırılmış olması gerekmektedir. CO’yu CO2’ya dönüştürmek için Al2O3 destek üzerinde,

Mg, Mn, Co, Ce, Fe ve Ni gibi katkılarla güçlendirilmiş Au katalizörleri yaygın olarak

çalışılmakta, destek üzerine çok küçük parçacıklar halinde dağıtılmış Au katalizörlerinin

düşük sıcaklıklarda oldukça yüksek CO dönüşümü verdikleri görülmüştür.

Bu çalışmada laboratuarımızda deneysel olarak elde edilen Au/Al2O3 katalizörleri

üzerinde CO oksidasyonu verileri k-ortadeğer gruplandırma ve modüler yapay sinir ağları

kullanılarak incelenmiştir. Benzeri veriler k-ortadeğer gruplandırma yöntemiyle aynı

gruplandırılmış ve yüksek CO dönüşümüne sahip gruplar yapay sinir ağlarıyla

modellenmiştir. Modellemede katalizör tasarım değişkenleri ile reaksiyon değişkenlerinin

birlikte kullanıldığı ama farklı işlendiği modüler bir yapı seçilmiştir. Son olarak bu model

kullanılarak değişkenlerin göreceli önemi ve CO dönüşümüne etkileri incelenmiştir. Bu

şekilde geliştirilen modelin deneysel verileri başarıya temsil ettiği ve katalitik süreci anlmayı

kolaylaştırdığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Modüler yapay sinir ağları, k-ortadeğer gruplandırma, Seçmli CO

oksidasyonu


136

P-37

Comparison of HPA Incorporated MCM-41 and MCM-48 Type Catalysts

Y. Gucbilmez, M. Cantekin

Department of Chemical Engineering, Anadolu University, 26555, Eskisehir

[email protected]

In the content of this study, HPA (Hetero Poly Acid) incorporated MCM-41 and

MCM-48 type catalysts were produced by the direct hydrothermal synthesis method. Both

catalysts were loaded with 10% (by weight) of silica tungstic acid. XRD results showed that,

as a result of acid incorporation, the crystalline structure of both catalysts were deteriorated

and a silica peak around 2 = 8o was formed along with an amorphous silica region in

between 20 o < 2 < 30 o. EDS results showed that high amounts of hetero poly acid could be

incorporated into both catalysts with 8.6 weight percent incorporation of tungsten for

MCM-41 and 17.2 weight percent incorporation of tungsten for MCM-48. The reason for

having more hetero poly acid incorporated into the MCM-48 structure is the fact that it has a

more porous structure and a higher lattice parameter,a, than MCM-41. The lattice parameter,

a, gives an idea about the size of the unit crystal cell and its value is 9 nm and 4 nm for

MCM-48 and MCM-41, respectively. SEM results showed that both catalysts have spherical

particles, however, the HPA-MCM-48 catalyst has more homogeneous and smaller sized

particles.

Keywords: HPA-MCM-41, HPA-MCM-48, Hetero Poly Acid


137

P-37

HPA Yüklü MCM-41 ve MCM-48 Türü Katalizörlerin Karşılaştırılması

Y. Gucbilmez, M. Cantekin

Kimya Mühendisliği Bölümü, Anadolu Üniversitesi, 26555, Eskişehir

[email protected]

Bu çalışma kapsamında, HPA (Hetero Poli Asit) yüklü MCM-41 ve MCM-48 türü

katalizörler doğrudan hidrotermal sentez metodu ile üretilmiştir. Her iki katalizöre de

ağırlıkça 10% silica tungstik asit eklenmiştir. XRD sonuçları, asit eklenmesi sonucunda, her

iki katalizörün de kristal yapısı bozulmuş ve 2 = 8o civarında bir silica piki ve 20o< 2 < 30o

aralığında biçimsiz silica bölgesi oluşmuştur. EDS sonuçları her iki katalizöre yüksek

miktarda heteropoli asit yüklendiğini ve MCM-41’deki tungsten miktarının ağırlıkça %8.6 ve

MCM-48’deki tungsten miktarının ağırlıkça %17.2 olduğunu göstermiştir. MCM-48 yapısına

daha fazla heteropoli asit yüklenmesinin nedeni MCM-48’in MCM-41’e oranla daha

gözenekli olmasi ve kristal örgü parametresinin daha büyük olmasıdır. Kristal örgü

parametresi yapıdaki birim kristal hücrenin boyutları hakkında bilgi verir ve değeri MCM-48

için yaklaşık 9 nm, MCM-48 için ise yaklaşık 4 nm’dir. SEM sonuçları her iki katalizörün de

küresel parçacıklara sahip olduğunu ancak HPA-MCM-48’in parçacık boyutunun daha küçük

ve parçacık dağılımının daha homojen olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: HPA-MCM-41, HPA-MCM-48, Heteropoli asit


138

P-38

Synthesis and Characterization of Pt@MCM-41 and Pt-Sn@MCM-41

Mesoporous Catalysts for Direct Ethanol Fuel Cell

Tugba Ronaa, Dilek Varışlıa, N.Alper Tapanb

aGazi University, Advanced Technologies, Ankara, Turkey, [email protected]

bGazi University, Department of Chemical Engineering, Ankara, Turkey

Ethanol which is a non-toxic fermentation product of organic sources has higher

energy density, better stability and lower cross-over effect when compared to methanol. In

addition to these advantages, easier handling and lower production cost of ethanol favors its

usage in fuel cells. On the other hand, as the carbon number in the aliphatic alcohol increases,

problems of complex electro-oxidation scheme and C-C bond breakage on the anode

electrode may arise. In order to avoid these problems, novel bimetallic-support combinations

are now being developed. Tin (Sn) or oxides such as SiO2 can be used with Platinum (Pt) as

an anode electrocatalyst to improve the performance of direct ethanol fuel cell. In this study,

Pt and Sn metals were incorporated to MCM-41, which is known to be a mesoporous silicate

structured material, by impregnation technique to form Pt@MCM-41 and Pt-Sn@MCM-41

catalysts. MCM-41 was synthesized by one-pot hydrothermal synthesis procedure using

TEOS as the silicate source. After being calcined at 550oC, MCM-41 was mixed with

dissolved metal salts of Pt and Sn in which molar ratio of Pt/Sn was adjusted to be 2. The

synthesized catalysts were calcined at 550oC and reduced at 400oC for 4 hours.

Characterization results of the synthesized catalysts showed that platinum and tin were loaded

on the surface of MCM-41 successfully. Electrochemical activities of Pt@MCM-41 and Pt-

Sn@MCM-41 in different electrolyte environments were determined by cyclic voltammetry

and compared with the behavior of polycrystalline Pt electrode. Possible ethanol oxidation

peak was detected after pre-activation step at 0V vs. RHE in 0.5M H2SO4+0.5M C2H5OH

electrolyte environment.

Keywords: Pt@MCM-41, impregnation procedure, direct alcohol fuel cell, anode catalyst


139

P-38

Doğrudan Etanol Yakıt Hücreleri için Pt@MCM-41 ve Pt-Sn@MCM-41

Mezogözenekli Katalizörlerin Sentez ve Karakterizasyonu

Tugba Ronaa, Dilek Varışlıa, N.Alper Tapanb

aGazi Üniversitesi, İleri Teknolojiler, Ankara, Türkiye, [email protected]

bGazi Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye

Organik maddelerin fermentasyonu ile üretilebilen ve toksik etkileri olmayan etanol,

metanole kıyasla daha yüksek enerji yoğunluğuna, daha yüksek kararlılığa ve daha düşük

çaprazlama etkisine sahiptir. Bu avantajlarının yanısıra, kolay depolanabilmesi ve düşük

üretim maliyeti etanolün yakıt hücrelerinde kullanımını önplana çıkartmaktadır. Diğer

taraftan, alifatik alkollerde karbon sayısının artmasıyla, anot elektrotta kompleks elektro-

oksidasyon tepkimeleri ve C-C bağlarının kırılması gibi problemler ortaya çıkmaktadır. Bu

sorunların çözümü için, yeni ikimetalli-destekli katalizörler geliştirilmektedir. Doğrudan

etanol yakıt hücrelerinin performansını arttırmak için, Kalay (Sn) ya da Oksitler örneğin SiO2,

Platinyum (Pt) ile birlikte kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, Pt@MCM-41 ve Pt-

Sn@MCM-41 katalizörleri, mezogözenekli silikat yapısında bulunan MCM-41 üzerine Pt ve

Sn metallerinin impregnasyon yöntemi ile eklenmesiyle hazırlanmıştır. MCM-41, doğrudan

hidrotermal sentez yöntemi ile silika kaynağı olarak TEOS kullanılarak hazırlanmıştır. MCM-

41, 550oC de kalsine edildikten sonra, çözünmüş Pt ve Sn metal tuzları ile Pt/Sn oranı 2

olacak şekilde karıştırılmıştır. Sentezlenen katalizörler 550oC’de kalsine edildikten sonra,

400oC’de 4 saat süresince indirgenmiştir. Karakterizasyon sonuçları, platinyum ve kalayın

MCM-41 yapısına başarıyla tutturulduğunu göstermektedir. Farklı elektrolit ortamlarda,

Pt@MCM-41 ve Pt-Sn@MCM-41 katalizörlerinin elektrokimyasal aktiviteleri döngülü

voltametri ile test edilip Polikristal Pt elektrotun davranışları ile kıyaslanmıştır. 0.5M

H2SO4+0.5M C2H5OH elektrolit ortamında, 0V vs. RHE de önaktivasyon sonrasında, olası

etanol oksidasyon tepe noktaları gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Pt@MCM-41, impregnasyon yöntemi, doğrudan alkol yakıt hücreleri,

anot katalizörü


140

P-39

Toluene Combustion Over Metal Oxide Coated Monolithic Catalyst

Gülin S. Pozan SOYLU, Zeynep ÖZÇELİK

İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,Kimya Mühendisliği Bölümü, Avcılar 34320,

İstanbul, [email protected]

The main goal of this work was to study a metal oxide coat on the ceramic monolith

and also the effects of the loading of washcoat, type of metal oxide, and the space velocity

were studied on toluene combustion.

Today monolith supports with honeycomb structure and catalysts on their basis are

widely used in various branches of industry. Ceramic, especially honeycomb cordierite, is the

support in common use because of its superior mechanical stability and hydrothermal

stability.

The catalysts were prepared by dip coating and characterized by Scanning Electron

Microscopy (SEM) technique. The adhesion of the coat was achieved using an ultrasonic

bath.

Catalytic activity was determined using a fixed-bed reactor. The feed and the reaction

products were analyzed by on-line gas chromatograph (HP 6890+) equipped with a thermal

conductivity detector (TCD) and a flame ionization detector (FID) in series. The

hydrocarbons and carbon dioxide were analyzed with a Poraplot Q capillary column and

carbon monoxide with a Molecular Sieve 5A capillary column both columns being connected

in parallel. Catalytic activity was measured over the range 150–550 oC.

The increase in activity was followed by increasing metal oxide content.

6.5MnO2/CM (CM: ceramic monolith) catalyst exhibited good catalytic stability and the

highest catalytic activity, over which the toluene conversion was up to 90% at a temperature

of 291 oC. 6.5MnO2/H-Beta exhibited only 30 % conversion of toluene at the same

temperature.

The order of activity was found to be 6.5MnO2/CM>6.5CuO/CM>9.5Co3O4/CM

>6.5Fe2O3/CM>6.5ZrO2/CM. Activities of the best catalysts were correlated with adhesion,

the interaction between the coat layer and the substrate and morphological parameters.

Keywords: Catalytic combustion, toluene, monolithic catalyst

References

1-Barbero, B. P., et al., 2008. Washcoating of metallic monoliths with a MnCu catalyst for catalytic combustion

of volatile organic compounds. Chemical Engineering Journal 139, 430–435.

2- Kapteijn, F., et al., 1999. Monoliths in multiphase catalytic processes. Catalyst Technology 3 (1), 24-41.

3- Pe ´rez-Cadenas, et al., 2008. Carbon-based monolithic supports for palladium catalysts: The role of the

porosity in the gas-phase total combustion of m-xylene. Applied Catalysis B: Environmental 77, 272–277.


141

P-39

Metal Oksit İle Kaplanmış Monolitik Katalizörler Varlığında Toluenin

Yanma Reaksiyonu

Gülin S. Pozan SOYLU, Zeynep ÖZÇELİK

İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,Kimya Mühendisliği Bölümü, Avcılar 34320,

İstanbul, [email protected]

Bu çalışmada, monolitik esaslı metal oksit (Fe2O3, MnO2, Co3O4, CuO2, ZrO2, CeO2)

katalizörler geliştirmek ve toluenin yanma reaksiyonunda, metal oksit, kaplama miktarı ve

GHSV etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır.

Günümüzde petek yapılı monolitik destekler ve monolitik esaslı katalizörler yaygın

olarak endüstrinin çeşitli dallarında kullanılmaktadır [1,2]. Seramik, özellikle kordierit,

hidrotermal karalılık ve yüksek mekanik karalılık nedeniyle destek malzemesi olarak

kullanılmaktadır [3]. kazanmaktadır.

Katalizörler ultrasonik banyoda dip-coating yöntemiyle hazırlanmış ve SEM

tekniğiyle karakterize edilmiştir. Kaplama adezyonu, ultrasonik mukavemet testi ile

belirlenmiştir.

Katalitik aktivite testleri diferansiyel sabit yataklı katalitik reaktörde yapılmıştır.

Reaksiyon ürün dağılımı on-line olarak GC’de (HP 6890+) FID ve TCD detektörler ile takip

edilmiştir. Ayırma kolonu olarak hidrokarbon and CO2 analizi için Plot-Q ve CO analizi için

Moleküler Sieve kullanılmıştır. Katalitik aktivite, 150-550oC aralığında takip edilmiştir.

Yapılan denmeler sonunda, monolit yapı üzerinde metal oksit miktarının artmasıyla

toluen dönüşümünün arttığı görülmüştür. 6.5MnO2/CM katalizörü ile en yüksek katalitik

aktivite ve iyi bir katalitik kararlılığa ulaşılmış ve T90 değerlerinin 291 oC olduğu tespit

edilmiştir. Ticari katalizör H-BETA ile hazırlanmış 6.5MnO2/H-Beta katalizörü ile aynı

sıcaklıta %30 toluen dönüşümüne ulaşılmıştır. Katalitik aktivitenin

6.5MnO2/CM>6.5CuO/CM>9.5Co3O4/CM >6.5Fe2O3/CM>6.5ZrO2/CM sırasında azaldığı

sonucuna varılmıştır.

Sonuç olarak, katalitik aktivitenin kaplama yüzeyi ve metal oksit arasındaki etkileşim,

adezyon ve morfolojik parametrelerle ilişkili olduğu anlaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Katalitik yanma, Toluen, Monolitik katalizör

Referanslar 1-Barbero, B. P., et al., 2008. Washcoating of metallic monoliths with a MnCu catalyst for catalytic

combustion of volatile organic compounds. Chemical Engineering Journal 139, 430–435.

2- Kapteijn, F., et al., 1999. Monoliths in multiphase catalytic processes. Catalyst Technology 3 (1), 24-41.

3- Pe ´rez-Cadenas, et al., 2008. Carbon-based monolithic supports for palladium catalysts: The role of the

porosity in the gas-phase total combustion of m-xylene. Applied Catalysis B: Environmental 77, 272–277.


142

P-40

FTIR Studies of Urea Decomposition Over

Pt/Alumina and Cu/Alumina Catalysts

Nail Yaşyerli, H.Mehmet Taşdemir

Gazi University Engineering Faculty, 06570, Maltepe/ANKARA,

[email protected]

Urea as an ammonia source has been known to be a highly selective and efficient

reducing agent to remove NOx from the automobile exhaust gases. Transition metals, such as

Pt, Pd, Ag and Cu, on alumina were active and stable for the reduction of NOx by urea. In this

study, urea decomposition was investigated over a 1% Cu and 2% Pt on alumina catalysts

prepared by single step sol-gel technique. Urea decomposition over these catalysts was

studied in helium athmosphere in the range of 100 – 400 °C by using FT-IR. The analysis of

FT-IR spectra gave information about NH3, NH4+, CO2 and isocyanate (–CNO) formation on

1% Cu/Al2O3 and 2% Pt/Al2O3 catalysts. OH and CH stretching vibration bands were also

observed over these catalysts. Isocyanate peak was observed at 150°C on 2% Pt/Al2O3

catalyst. The corresponding peak was observed at 250°C on 1% Cu/Al2O3 catalyst. The peak

corresponding to melamine was observed on 2% Pt/Al2O3 at all the temperatures. However,

melamine peak was not detected on 1% Cu/Al2O3 in the temperature range studied. It is

concluded that the catalysts prepared using the sol-gel process are effective in the

decomposition of urea as ammonia and isocyanate sources.

Keywords: Urea Decomposition, FTIR Study, Catalyst


143

P-40

Pt/Alümina ve Cu/Alümina Katalizörleri Üzerinde

Ürenin Bozunmasının FTIR’da Çalışılması

Nail Yaşyerli, H.Mehmet Taşdemir

Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 06570, Maltepe/ANKARA,

[email protected]

Amonyak kaynağı olarak üre otomobil egzoz gazlarından NOx’i uzaklaştırmada

yüksek seçicilik ve etkin bir indirgen madde olarak bilinmektedir. Alümina üzerinde Pt, Pd,

Ag ve Cu gibi geçiş metalleri üre kullanılarak NOx indirgenmesinde aktif ve kararlıdır. Bu

çalışmada, ürenin bozunması tek adım sol-gel tekniği ile hazırlanan alümina destekli %1 Cu

ve %2 Pt katalizörleri üzerinde incelenmiştir. Bu katalizörler üzerinde ürenin bozunması FT-

IR kullanılarak helyum atmosferinde 100 ve 400°C sıcaklık aralığında çalışılmıştır. FT-IR

spektrumlarının analizi %1 Cu/Al2O3 ve %2 Pt/Al2O3 katalizörleri üzerinde NH3, NH4+, CO2

ve izosiyanat (–CNO) oluşumu hakkında bilgi vermiştir. Ayrıca OH ve CH gerilme titreşim

bantları da bu katalizörler üzerinde gözlenmiştir. İzosiyanat piki %2 Pt/Al2O3 katalizörü

üzerinde 150°C’da gözlenmiştir. Bu pik %1 Cu/Al2O3 katalizörü üzerinde 250°C’da

gözlenmiştir. Melamine karşılık gelen pik %2 Pt/Al2O3 katalizörü üzerinde bütün

sıcaklıklarda gözlenmiştir. Ancak %1 Cu/Al2O3 katalizörü üzerinde melamin piki çalışılan

sıcaklık aralığında tespit edilmemiştir. Sol-gel metodu ile hazırlanan katalizörlerin ürenin

amonyak ve izosiyanat kaynağı olarak bozunmasında etkili olduğu sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Ürenin Bozunması, FTIR Çalışması, Katalizör


144

P-41

Synthesis of Chiral

2,2'-Di-O-hexyl-3,3',4,4'-tetra-O-benzyl-5,5'-di-C-benzyl-6,6'-bis(oxazolyl)-

1,1'-biphenyls as Ligands for Copper(I)-Catalyzed Asymmetric

Cyclopropanation

Sinan Basceken

University of Paderborn / Faculty of Science / Department Chemistry

Warburger Str. 100 - 33098 Paderborn/GERMANY

Hitit University / Faculty of Arts and Science / Department of Chemistry

İkbal kent karşısı 19030 Çorum/TURKEY

Correspondence E-Mail: [email protected]

The synthesis of chiral C2-symmetric bis(oxazolyl) derivatives with a biphenyl

backbone was synthesized from ellagic acid 1 and their application in the copper(I)-catalyzed

asymmetric cyclopropanation was investigated. And the crystal structure confirms a racemic

mixture of (aS)- and (aR)-2,2'-Di-O-hexyl-3,3',4,4'-tetra-O-benzyl-5,5'-di-C-benzyl-6,6'-

bis[N-(1,1-dimethyl-2-hydroxyethyl)carboxamido]-1,1'-biphenyl 10 was demonstrated.

Asymmetric catalysis is certainly one of the most important disciplines of

enantioselective synthesis; a large number of chiral catalysts have been developed in recent

years. The general utility of chiral C2-symmetric bis(oxazolyl) ligands in copper-catalyzed

asymmetric transformations has been demonstrated in a number of processes, including

cyclopropanation,1 olefin aziridination,2 Diels-Alder,3 Mukaiyama aldol,4 and allylic

oxidation reaktion.5 In this context, we have synthesized a number of optically active C2-

symmetric bis(oxazolyl) ligands with a biphenyl backbone6. The methods for the first time

synthesis of these ligands have been reported with moderate to good yields.6 The utility of

these ligands has been demonstrated in cyclopropanation of styrene 11 with ethyl diazoacetate

12 in the presence of copper(I)-catalyst. High stereoselectivity was observed in most cases,

with the enantioselectivity by 82% ee6. In the case of copper (I)-catalyzed asymmetric

synthesis of the chrysanthemic acid using the similar bis(oxazolyl) ligands, surprisingly

enantioselectivity was not obtained. This result is not comparable to that obtained with the

related bis(oxazolyl) ligands which have an biphenyl backbone.

In this paper we report the synthesis of optically active C2-symmetric bis(oxazolyl)

derivatives. Our objective in this work was to investigate the scope and limitation of these

bulky chiral ligands. Thus, we decided to run a copper(I)-catalyzed cyclopropanation in the

presence of our new chiral ligand (aS,S,S)-8 at room temperature, by using 10 mol-% chiral

ligand. To aim at this, freshly prepared chiral copper complex II were applied in this process.

Keywords: Chirality / Biphenyls / Asymmetric catalysis




145

P-41

Kiral 2,2'-Di-O-hekzil-3,3',4,4'-tetra-O-benzil-5,5'-di-C-benzil-6,6'-

bis(oxazolyl)-1,1'-bifenil Sentezi ve Bakır(I) Katalizörlü Asimetrik

Siklopropan Tepkimesinde İncelenmesi

Sinan Başçekena,b

aPaderborn Üniversitesi / Fen Bilimleri Fakültesi / Kimya Bölümü

Warburger Str. 100 - 33098 Paderborn/ALMANYA bHitit Üniversitesi / Fen Edebiyat Fakültesi / Kimya Bölümü

İkbal kent karşısı 19030 Çorum/TÜRKİYE

E-Mail: [email protected]

Bu araştırmada kiral ve C2 simetrik bis(oxazolyl) türevleri ilk kez Ellagic asitten 1

sentezlenmektedir. Bu ligandların katalitik aktif olup olmadıkları, bakır(I) katalizörü eşliğinde

asimetrik siklopropan tepkimesinde denenerek, belirlendi. Ayrıca (aS)- ve (aR)-2,2'-Di-O-

hekzil-3,3',4,4'-tetra-O-benzil-5,5'-di-C-benzil-6,6'-bis[N-(1,1-dimetil-2-

hydroxyetil)carboxamido]-1,1'-bifenil 10 molekülerinden oluşan rasemik karışıma ait kristal

yapı, X-ray yardımıyla bu araştırmada aydınlatılmıştır.

Asimetrik kataliz, enantioselektif sentezlerin en önemli disiplinlerinden bir tanesidir.

Son yıllarda bu yüzden çok sayıda kiral katalizör geliştirilmiştir. Hala bilinen türlere ek olarak

yeni tepkimelerin araştırılması veya mevcut prozesslerin daha da geliştirilmesi için yeni kiral

ligandlara olan talepleri sürdürmektedir. Her geçen gün bilim adamları ucuz

sentezlenebilecek, verimi daha çok arttıracak ve tepkimeden sonra geri kazanılabilecek yeni

kiral katalizör bulma yarışı içerisindedirler.

Kiral ve C2 simetrik bis(oxazolyl) ligandlarının asimetrik kataliz dönüşüme etkileri

cyclopropanation,1 olefin aziridination,2 Diels-Alder,3 Mukaiyama aldol,4 ve allylic oxidation5

gibi pek çok tepkimede araştırılmıştır.

Bu çalışmanın temel amacı Ellagic asitten 1 yeni, ucuz ve iyi bir verimle biaril

iskeletine sahip, kiral, optik aktif ve C2 simetrik bis(oxazolyl) ligandları sentezlemektir. Bu

ligandların genel sentez metotları yayınlanmıştır.6 Sentez aşamasından sonra bu ligandlar

asimetrik siklopropan tepkimesinde denenmiş ve katalitik davranışları konusunda bilgi

edinilmiştir. Birçok denemede % 82’ lere varan yüksek enantioselektiftik gözlemlenmiştir.

Fakat sürpriz olarak bu ligandların siklopropan içeren asimetrik Crysanthemic asit sentezinde

katalitik aktif olmadıkları tespit edilmiştir. Bu sonuç, biaril içeren diğer bis(oxazolyl)

ligandları türevlerine ait sonuçlardan farklıdır.

10 mol% (aS,S,S)-8 ligandı ile bakır(I) etkileşerek kompleks II yi oluşturur. Styren’ in

11 oda sıcaklığında Etildiazoasetat 12 ile tepkimesi sürekli yeni hazırlanması gerekli

kompleks II eşliğinde yürütülür.

Anahtar Kelimeler: Kiralite / Bifenil / Asimetrik kataliz




146

P-42

Acid Catalysed Etherification Reaction of Glycerol

in a Batch Reactor System

Nalan Özbaya, Nuray Oktara, Gülşen Doğua, Timur Doğub

aChemical Engineering Department, Gazi University, 06570, Ankara, Turkey

bChemical Engineering Department, METU, 06531, Ankara, Turkey

[email protected]

Glycerol is the main by-product of bio-diesel production by transesterification of oils

with alcohols. One of the efficient utilization possibilities of glycerol is its conversion to t-

ethers. Investigations on improving burning characteristics of diesel fuels and reduction of

exhaust emissions of unburned hydrocarbons, resulted in employment of potential oxygenates

such as tert-butyl ethers of glycerol.

The aim of the present study is to study etherification of glycerol by tert-butyl alcohol

(TBA) over commercial strong acid ion-exchange resins. The etherification reaction of

glycerol and TBA was performed to produce high quality traffic fuels and fuel additives. The

liquid phase etherification reaction was carried out in a batch reactor using acidic ion

exchange resins, such as Amberlyst-15 (A-15), Amberlyst-16 (A-16), Amberlyst-36 (A-36),

Lewatit K2629, Relite EXC8D and Nafion (SAC-13). Effects of catalyst type on the product

distribution were investigated at 90°C. In a typical run, TBA to glycerol feed molar ratio was

selected as 8:1. The highest glycerol conversion was reached to about 91% using Amberlyst-

15. Product distributions showed the formation of mono-ethers, di-ethers and tri-ethers.

Selectivity of mono-ethers, di-ethers and tri-ethers were obtained as %63, %36 and %1,

respectively in presence of Amberlyst-15. Activity order of these catalysts is A-15>Lewatit

K2629> A-36>Relite EXC8D> A-16>Nafion SAC-13.

Keywords: Glycerol tert-ethers, ion exchange resins, biodiesel

Acknowledgements

Financial support of Gazi University Research Fund (BAP 06/2007-13), TUBITAK-108M329

and TUBITAK-BIDEB: 2211 are gratefully acknowledged.


147

P-42

Gliserinin Kesikli Reaktör Sisteminde

Asit Katalizli Eterifikasyon Reaksiyonu

Nalan Özbaya, Nuray Oktara, Gülşen Doğua, Timur Doğub

aKimya Mühendisliği Bölümü, Gazi Üniversitesi, 06570, Ankara, Türkiye

bKimya Mühendisliği Bölümü, ODTÜ, 06531, Ankara, Türkiye

[email protected]

Gliserin, yağların alkoller ile transesterifikasyonu ile biyodizel üretiminde başlıca bir

yan üründür. Verimli gliserin kullanım olanaklarından biri, gliserinin t-eterlere

dönüştürülmesidir. Dizel yakıtların yanma özelliklerinin iyileştirilmesi ve yanmamış

hidrokarbonların egzoz emisyonlarının azaltılması üzerine yapılan araştırmalarda, gliserin

tert-bütil eterleri gibi potansiyel oksijenli bileşiklerin kullanımının gerektiği sonucuna

varılmıştır.

Bu çalışmanın amacı, gliserinin tert-bütil alkol (TBA) ile eterifikasyonunun ticari

olarak kullanılan kuvvetli asidik iyon değiştirici reçineler varlığında incelenmesidir. Gliserin

ve TBA’ün eterifikasyon reaksiyonu ile yüksek kalitede yakıt ve yakıt katkı maddelerinin

üretimi gerçekleştirilmiştir. Sıvı fazdaki eterleşme reaksiyonu kesikli bir reaktörde;

Amberlit-15 (A-15), Amberlit-16 (A-16), Amberlit-36 (A-36), Lewatit K2629, Relite EXC8D

ve Nafyon SAC-13 gibi asidik iyon değiştirici reçineler kullanılarak yürütülmüştür. Katalizör

tipinin ürün dağılımına etkisi 90°C sıcaklıkta incelenmiştir. TBA’ün gliserine molar besleme

oranı 8/1 olarak seçilmiştir. En yüksek gliserin dönüşümüne Amberlit-15 varlığında %91

olarak ulaşılmıştır. Ürün dağılımları mono-eterler, di-eterler ve tri-eterler oluşumunu

göstermektedir. Amberlit-15 varlığında mono-etlerler, di-eterler ve tri-eterlerin seçicilikleri

sırası ile %63, %36 ve %1 olarak gözlenmiştir. Bu katalizörlerin aktivite sıralaması

A-15>Lewatit K2629>A-36>Relite EXC8D>A-16>Nafion SAC-13 şeklindedir.

Anahtar Kelimeler: Gliserin tert-eterleri, iyon değiştirici reçineler, biyodizel

Teşekkür

Gazi Üniversitesi Araştırma Fonu (BAP 06/2007-13), TUBİTAK-108M329 ve TUBİTAK-

BIDEB: 2211’e teşekkür edilmektedir.


148

P-43

Synthesis and Characterization of Vanadium Aluminum Pillared Clay

Aylin Tecimer, Suna Balcı

Gazi University, Chemical Eng. Dept. Maltepe-Ankara, Turkey,

[email protected]

Pillared clays have area of usage as catalyst support due to high surface area and

controlled pore structure. Although pillared clays that pillared with aluminium (Al-pillared

clay) have thermal stability, they aren’t show enough activity in the cataliytic applications.

Catalytic activity of the Al-pillared clays can be improved by the incorporation of appropriate

metal compound to the structure. In this study, by using bentonite clay mineral and keeping

the “base(OH)/metal(Al)” ratio as 2,0 aluminium pillared clay was produced as support. By

use of vanadyl sulphate hydrate (VOSO4xH2O) or sodium metavanadate (NaVO3), and wet

impregnation, washing after wet impregnation and impregnation methods, vanadium in two

different amount of was loaded as active compound to the Al-pillared clay that calcined at

3000C. Loading of vanadium caused decreases in the XRD peak intensity and the basal

spacing belonging Al-pillared clay. The nitrogen adsorption/desorption study showed that, the

highest surface area after Al-pillared clay, was observed for NaVO3 loaded by impregnation

and calcined at 3000C and the lowest surface area was observed for NaVO3 loaded by wet

impregnation and calcined at 5000C. The EDS analysis showed the rise in, Al2O3/SiO2 ratio

relative to raw clay. The NaVO3 loading resulted higher V2O5/SiO2 ratio than the other

vanadium source did. The layered structure of Al-PILC and the placement of vanadium

particles between these layers and onto the clay particles’ surface were observed in the TEM

analyses. With XPS that vanadium is binding with 2p3/2 orbital were observed.

Keywords: Pillared clay, vanadium alümium pillared clay, porous structre, chemical analysis

http://www.tureng.com/search/area+of+usage

http://www.tureng.com/search/enough

http://www.tureng.com/search/cataliytic

http://www.tureng.com/search/intensity

http://www.tureng.com/search/in+regard+to

http://www.tureng.com/search/in+regard+to


149

P-43

Vanadyum-Alüminyum Sütünlu Kil Katalizörlerin Sentezi Ve

Karakterizasyonu

Aylin Tecimer, Suna Balcı


[email protected]

Sütunlu killer yüksek yüzey alanı ve kontrollü gözenek yapılarından dolayı katalizör

desteği olarak kullanım alanlarına sahiptir. Alüminyum ile sütunlandırılmış killer (Al-SK)

termal dayanıklı yapıya sahip olmakla birlikte katalitik uygulamalarda yeterince aktiflik

göstermemektedir. Al-sütunlu kilin katalitik aktivitesi uygun metal bileşiğinin yapıya

yerleştirilmesiyle arttırılabilir. Bu çalışmada bentonit kil minerali kullanarak

“Baz(OH)/Metal(Al)” oranı 2,0 olarak tutulan alüminyum sütunlu kil, katalizör desteği olarak

üretilmiştir. Vanadil sülfat hidrat (VOSO4xH2O) veya sodyum metavanadat (NaVO3) ile ıslak

emdirme, ıslak emdirme sonrasında yıkama ve emdirme yöntemleri kullanılarak iki farklı

miktarda vanadyum, aktif bileşen olarak 3000C’de kalsinasyonu yapılmış Al-sütunlu kile

yüklenmiştir. Vanadyumun yüklenmesi Al-sütunlu kile ait XRD pik şiddeti ve bazal aralık

değerinde azalmaya yol açmıştır. Azot adsorpsiyon desorpsiyon çalışması, en yüksek yüzey

alanının Al-sütunlu kilden sonra, emdirme yöntemi ile NaVO3 yüklenmiş ve 300ºC’de kalsine

edilmiş ve en düşük yüzey alanının ıslak emdirme ile NaVO3 yüklenmiş ve 500ºC’de kalsine

edilmiş örneklerde gözlendiğini göstermiştir. EDS analizi sütunlandırma ile ham kile göre

Al2O3/SiO2 oranında artış olduğunu göstermiştir. NaVO3 yüklemesi diğer vanadyum

kaynağına göre daha yüksek V2O5/SiO2 oranı vermiştir. TEM analizinde Al-sütunlu kilin

katmanlı yapısı ve bu katmanların arasına ve kil tanecikleri üzerine vanadyum parçacıklarının

yerleştiği gözlenmiştir. XPS sonucu ile vanadyum yapıya 2p3/2 orbitali ile bağlandığı

bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler: Sütunlu kil, vanadyum-alüminyum sütunlu kil, gözenek yapısı, kimyasal

analiz


150

P-44

Selective Oxidation of Propane to Propylene over SBA-15 Supported

Mo-Ce Catalysts

Ozge Aktas, Bünyamin Bal, Orhan Vardar, M.Yasin Aslan, Sena Yasyerli, Gulsen Dogu


[email protected]

The selective catalytic oxidation of propane to propylene has been an attractive route

of propylene production. Oxidative dehydrogenation (C3H8+1/2O2→C3H6) has the advantages

of less energy demand, low coke formation and no thermodynamic limitation as compared to

commercial propylene production. However, increase of propylene yield and decrease of by-

products (CO, CO2) requires development of effective catalysts. SBA-15, having well defined

ordered pore structure and high surface area is considered as a promising catalyst support for

the catalytic reactions. In this study, Mo and Ce incorporated SBA-15 mesoporous catalysts

were prepared by impregnation (Mo-Ce@SBA-15) and one-pot hydrothermal synthesis (Mo-

Ce-SBA-15) routes. In the synthesis solution, Mo/Si molar ratios were 0.031 and 0.062 while

Ce/Si molar ratio was kept constant as 0.011 in both synthesis procedures. Prepared catalysts

were tested in oxidative dehydrogenation of propane in a quartz flow reactor packed with 0.2

g catalyst (550oC; Total flow rate:30 cm3/min; Feed composition:C3H8/O2/He:6/3/21). The

surface area of the catalyst (711 m2/g) prepared by impregnation was found lower than the

surface area of the catalyst (857 m2/g) prepared by hydrothermal route. XRD patterns of

SBA-15 supported catalysts showed the characteristic ordered pore structure. However,

distortion in SBA-15 structure was observed with an increase of Mo amount in the Mo-Ce-

SBA-15 catalyst. Mo-Ce@SBA-15 catalyst showed higher propane conversion than Mo-Ce-

SBA-15 catalyst which has quite high propylene selectivity (85%). While propane conversion

was increased with loading amount of molybdenum, propylene selectivity decreased

significantly over Mo-Ce-SBA-15 catalysts.

Keywords: Propane Oxidative Dehydrogenation, SBA-15, Mo, Ce.

Acknowledgment : Gazi University Research Fund (06/2007-59) and TUBITAK Scholarship

Programme (2210 and 2211) are gratefully acknowledged.


151

P-44

Mo-Ce İçeren SBA-15 Destekli Katalizörlerde Propanın Propilene Seçici

Oksidasyonu

Ozge Aktas, Bünyamin Bal, Orhan Vardar, M.Yasin Aslan, Sena Yasyerli, Gulsen Dogu

Gazi Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Maltepe-Ankara, Turkey,

[email protected]

Propanın seçici katalitik oksidasyonu (oksidatif dehidrojenasyon, ODHP) ile propilen

üretimi son yıllarda araştırmacıların ilgisini çeken yöntemlerden birisidir. Oksidatif

dehidrojenasyon (C3H8+1/2O2→C3H6) ticari propilen üretim yöntemleri ile

karşılaştırıldığında, düşük enerji ihtiyacı, termodinamik sınırlamaların olmaması ve düşük

kok oluşumu gibi pek çok avantaja sahiptir. Bununla beraber, propilen veriminin artırılması

ve istenmeyen yan ürünlerin (CO, CO2) azaltılması aktif katalizör geliştirilmesine bağlıdır.

SBA-15 malzemesinin, düzgün silika yapısı ve yüksek yüzey alanına sahip olması nedeniyle

katalitik reaksiyonlar için uygun katalizör destek maddesi olduğu düşünülmektedir. Bu

çalışmada, Mo ve Ce içeren SBA-15 mezogözenekli katalizörler emdirme (Mo-Ce@SBA-15)

ve doğrudan hidrotermal sentez (Mo-Ce-SBA-15) yöntemleri ile sentezlenmişlerdir. Sentez

çözeltisinde, Ce/Si mol oranı her iki sentez yönteminde 0.011 ve Mo/Si mol oranı 0.031 ve

0.062 olacak şekilde katalizörler hazırlanmışlardır. Hazırlanan katalizörler, 0.2 g katalizör ile

sabit yatak reaktör sisteminde (T: 550oC; toplam akış hızı: 30 cm3/dk.; besleme gazı

bileşimi: C3H8/O2/He:6/3/21) propanın oksidatif dehidrojenasyon reaksiyonu için test

edilmişlerdir. Emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörün yüzey alanının (711 m2/g)

doğrudan hidrotermal sentez yöntemi ile hazırlanan katalizörün yüzey alanından (857 m2/g)

daha düşük olduğu belirlenmiştir. SBA-15 destekli katalizörlerin x-ışını kırınım desenlerinde

karakteristik düzenli gözenek yapısı görülmüştür. Buna rağmen, Mo-Ce-SBA-15

(Mo/Si:0.062) katalizörünün x-ışını kırınım desenlerinde, Mo miktarının artması ile beraber

SBA-15 yapısının bozulduğu gözlenmiştir. Mo-Ce@SBA-15 katalizörü ile, Mo-Ce-SBA-15

katalizöründen daha yüksek propan dönüşümü elde edilirken, Mo-Ce-SBA-15 katalizörü ile

oldukça yüksek propilen seçiciliği (%85) elde edilmiştir. Mo miktarının artması ile propan

dönüşümünün arttığı ve propilen seçiciliğinin önemli ölçüde azaldığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Propanın Oksidatif Dehidrojenasyonu, SBA-15, Mo, Ce.

Teşekkür : Yazarlar, Gazi Üniversitesi Proje Desteğine (BAP-06/2007-59) ve TÜBİTAK

Lisansüstü Programlarına (2210 and 2211) teşekkür ederler.


152

P-45

Carbon Dioxide Reforming of Methane over Co-X/ZrO2 Catalysts

(X = La, Ce, Mn, Mg, K)

Şeyma Özkara-Aydınoğlua, Ahmet Erhan Aksoylu

Department of Chemical Engineering, Boğaziçi University, 34342, Bebek, Istanbul, Turkey

[email protected] aPresent address: Tübitak Marmara Research Center, Energy Institute, 41470, Gebze,

Kocaeli, Turkey

Catalytic carbon dioxide reforming of methane has received significant attention in recent

years, as the process converts two greenhouse gases (CH4 and CO2) to valuables synthesis

gas, a mixture of CO and H2. This process becomes industrially advantageous compared to

steam reforming or partial oxidation in synthesis gas production since H2/CO product ratio is

close to 1/1, which is suitable for further use in Fischer-Tropsch synthesis for production of

liquid hydrocarbons. Cobalt has attracted interest as an active metal for the CO2 reforming of

methane. Several variables related with Co catalysts, like effect of support, optimization of

the cobalt content in the catalyst, preparation method, addition of small amounts of noble

metals like Ru or Pt, and the use of Ni–Co bimetallic catalysts, have been investigated aiming

to achieve high levels of methane and carbon dioxide conversions with minimized

carbonaceous deposits. The purpose of this work is to design and develop stable and effective

Co-based catalysts supported on zirconia. Aiming to improve the performance of the Co-

based catalysts, the effect of addition of metal additives, namely lanthanum, cerium,

manganese, potassium and magnesium, was studied. SEM and EDX tests were performed in

order to obtain information on the dispersion of metals on the catalyst surface. The amount of

deposited carbon on the surface of the used Co/ZrO2 catalysts and the kind of carbonaceous

deposits were determined by TGA/DTA and SEM measurements. The results have shown that

La-modified catalyst exhibited high stability, but moderate activity. Ce-doped Co/ZrO2

displayed the highest activity among all the catalysts prepared and had a very limited activity

loss.

Keywords: CO2 reforming of methane, Cobalt, Zirconia


153

P-45

Co-X/ZrO2 (X = La, Ce, Mn, Mg, K) Katalizörleri üzerinde Metanın

Karbon Dioksitle Reformlanması

Şeyma Özkara-Aydınoğlua, Ahmet Erhan Aksoylu


[email protected] aŞimdiki adres: Tübitak Marmara Araştırma Merkezi, Enerji Enstitüsü, 41470, Gebze,

Kocaeli, Türkiye

Metanın karbondioksitle katalitik reformlanması (DR) CH4 ve CO2 gibi iki sera

gazını CO ve H2 karışımı olan değerli sentez gazına çevirdiği için son yıllarda kayda değer bir

ilgi çekmiştir. Bu süreç, sentez gazı üretiminde su buharı ile reformlama veya kısmi

oksidasyon ile kıyaslandığında, H2/CO oranı 1/1’e yakın olması ve bu oran Fischer-Tropsch

sentezi ile sıvı hidrokarbonların üretiminde kullanılmak üzere uygun olması nedenleriyle

endüstriyel açıdan daha avantajlıdır. Metanın CO2 ile reformlanmasında kobalt aktif metal

olarak ilgi çekmiştir. Karbonlu çökeltileri minimize edip yüksek metan ve karbon dioksit

dönüşümleri elde etmek amacıyla; kobalt katalizörleri ile ilgili, desteğin etkisi, katalizördeki

kobalt miktarının optimizasyonu, hazırlama yöntemi, az miktarlarda Ru veya Pt gibi soy

metallerin eklenmesi ve Ni-Co çift metalli katalizörlerin kullanılması gibi çeşitli değişkenler

incelenmiştir. Bu çalışmanın amacı, kararlı ve etkili zirkonya destekli kobalt bazlı

katalizörleri tasarlamak ve geliştirmektir. Co bazlı katalizörlerin performanslarını arttırmak

amacıyla, başlıca lantan, seryum, mangan, potasyum ve magnezyum olmak üzere değişik

metallerin eklenmesinin etkileri çalışılmıştır. Metallerin katalizör yüzeyindeki dağılımı

hakkında bilgi edinmek için SEM ve EDX testleri yapılmıştır. Kullanılmış Co/ZrO2

katalizörünün yüzeyinde oluşan karbon miktarı ve karbonlu çökeltilerin cinsi TGA/DTA ve

SEM ölçümleriyle belirlenmiştir. Sonuçlara göre, La ilave edilen katalizör yüksek bir

kararlılık, ancak orta dereceli bir etkinlik göstermiştir. Hazırlanan tüm katalizörler arasında

Ce ilave edilmiş Co/ZrO2 en yüksek etkinliği göstermiş ve çok az bir etkinlik kaybına

uğramıştır.

Anahtar Kelimeler: Metanın CO2 ile reformlanması, kobalt, ZrO2


154

P-46

Automobile Exhaust Gas Cleaning by Use of

Three-Way Catalytic Converter

Nur Kandilli, Zuhal Karakoç, Işık Önal

Middle East Technical University,


In this work, three way catalysts are initially prepared as powders, then washcoated on

laboratory scale cordierite monoliths. They are subjected to dynamic tests including aging;

and active and selective catalyst candidates are determined.

Dynamic test system is completely computerized and it is basically composed of gas

flow control and conditioning units, a split furnace, a quartz reactor, a Mass Spectrometer and

a CO Analyzer. A gas mixture composition containing CO, C3H6, C3H8, NO, H2, O2, CO2,

H2O and N2 is used to simulate the exhaust gas exiting from gasoline vehicles. GHSV is

50,000 h-1 and during the test O2 is oscillated at 1 Hz frequency around the stoichiometric air

to fuel ratio. A sample monolith catalyst 22 mm in diameter and 13 mm in height is placed in

the reactor and dynamically heated from 150ºC to 600 ºC at a rate of 5 ºC/min and cooled

again to 150ºC. The temperature of catalyst is measured with a thermocouple placed at gas

entrance to monolith sample. Product gases are analysed using a mass spectrometer and a CO

analyzer.Data from thermocouple, mass spectrometer and CO analyzer are collected every 40

second simultaneously in a computer program and converted to conversion versus

temperature graphs.

Research catalysts are compared with a commercial three-way catalytic converter

sample in terms of light-off temperatures corresponding to 50% conversion of CO, C3H6,

C3H8 and NO. Resistence to thermal aging and SO2 exposure are measured by newly

developed in-situ test procedures.

Keywords: Three-way catalysts, Laboratory simulation, Exhaust gas testing


155

P-46

Üç-Yollu Katalitik Konverter Kullanılarak Otomobil

Egzoz Gazı Temizlenmesi

Nur Kandilli, Zuhal Karakoç, Işık Önal

Orta Doğu Teknik Üniversitesi,


Bu çalışmada, üç-yollu katalizörler öncelikle toz olarak hazırlanıp daha sonra

laboratuvar ölçeğindeki kordierit monolit üzerine kaplanır. Yaşlandırma içeren dinamik

testlere tabi tutularak, aktif ve seçici katalizör adayları belirlenir.

Dinamik test sistemi tamamiyle bilgisayar kontrollüdür ve basit olarak gaz akış

kontrolü ve şartlandırma üniteleri, split fırın, kuvars reaktör, kütle spektrometresi ve CO

analizöründen oluşur. CO, C3H6, C3H8, NO, H2, O2, CO2, H2O ve N2 içeren bir gaz karışım

kompozisyonu benzinli araçlardan çıkan egzoz gazına simule etmek için kullanılır. Gazın

saatteki alan hızı 50,000 h-1 olup, test süresince O2 stokiometik hava yakıt oranı etrafında 1 Hz

frekansında salınım yapılır. 22 mm çapında ve 13 mm boyundaki bir monolit katalizör örneği

reaktörün içine yerleştirilir ve dinamik olarak 5 ºC/dk hızla 150ºC den 600 ºC ye kadar ısıtılıp

yeniden 150ºC ye soğutulur.

Katalizörün sıcaklığı monolit örneğin gaz girişine yerleştiren bir termokupl ile ölçülür.

Ürün gazları kütle spektrometresi ve CO analizörü kullanılarak analiz edilir. Termokupl, kütle

spektrometresi ve CO analizörüne ait veriler her 40 saniyede bir, aynı anda bir bilgisayar

programında toplanır ve dönüşümün sıcaklığa göre değişimi grafiğine çevrilir.

Araştırma katalizörleri CO, C3H6, C3H8 ve NO’ nun %50 dönüşüme karşılık gelen “light-off”

sıcaklıkları açısından ticari bir üç-yollu katalitik konverter örneği ile karşılaştırılırlar. Termal

yaşlanma ve SO2‘ ye maruz kalma rezistansları yeni geliştirilen in-situ test prosedürleri ile

ölçülür.

Anahtar Kelimeler: Üç-yollu katalizörler, Laboratuvar simulasyonu, Egzoz gazı testi


156

P-47

Synthesis and Characterization of PolyHEMA Based Catalyst:

Application in Etherification of Alcohol

Levent Değirmencia,b, Nuray Oktara, Gülşen Doğua

aGazi University Chemical Engineering Department, Maltepe-Ankara,Turkey, bCurrent Address: Bilecik University Chemical and Process Engineering Department,

Gülümbe-Bilecik,Turkey

[email protected]

PolyHEMA, known as a biocompatible polymer, have long been a good candidate for

biomedical applications. Employment of this material as a support in catalytic applications

can be a new area of interest. Oxygenate production in the presence of polyHEMA based

catalysts with suitable active material can constitute an example to this type of application.

Among oxygenates, methyl tertiary butyl ether (MTBE) is the most widely used gasoline

additive. However, investigations on MTBE revealed its hazardous potential as a water

contaminant. Thus, investigations on the production of an alternative oxygenate, namely ethyl

tert-butyl ether (ETBE) were increased.

In the present study, vapor phase ETBE production was achieved in the presence of

polyHEMA (PH) based silicotungstic acid (STA) catalysts with experiments conducted in

conditions based on our previous study [1]. Comparison of cross-linking degree on ETBE

conversion revealed that conversion had increased with increasing cross-linking of the

polymer. Catalysts were shown to present a stable behavior up to 373K with experiments

conducted in the presence of ethanol treated PH-STA. Reaction experiments in the presence

of catalysts with varying particle diameters showed negligible diffusion resistance on ETBE

formation. Reaction experiments performed using 0,1 gram of STA and %8 STA on

PolyHEMA support gave about the same conversion values (0,16-0,17). Thus, it has been

shown that the activity of STA had been considerably increased by impregnation of STA on

polyHEMA support. The molecular structure of the support material and acidity of the active

phase of PH-STA were determined by characterization studies.

Keywords: ETBE, PolyHEMA, Silicotungstic Acid.

Acknowledgement:

Gazi University Research Fund (06-2009/46) is gratefully acknowledged.

Reference

1. Degirmenci, L.; Oktar, N.; Dogu, G. “Product Distributions in Ethyl- tert-Butyl-Ether

Synthesis over Different Solid Acid Catalysts”, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48(5),

2566.


157

P-47

PoliHEMA Bazlı Katalizörlerin Sentezi ve Karakterizasyonu:

Alkolün Eterleşme Reaksiyonunda Uygulanması

Levent Değirmencia,b, Nuray Oktara, Gülşen Doğua

a Gazi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü, Maltepe-Ankara,Türkiye, b Şimdiki Adresi: Bilecik Üniversitesi Kimya ve Proses Mühendisliği Bölümü, Gülümbe-

Bilecik,Türkiye

[email protected]

Biyouyumlu bir polimer olarak bilinen poliHEMA, uzun süredir biyomedikal

uygulamalarda aranan bir polimer olmuştur. Bu polimerin alternatif kullanımı katalitik

uygulamalarda destek malzemesi olarak gerçekleşebilir. Uygun bir aktif madde içeren

PoliHEMA bazlı katalizörlerin oksijenli bileşiklerin üretiminde kullanımı bu tip bir

uygulamaya örnek olarak önerilebilir. Oksijenli bileşikler arasında metil tert bütil eter

(MTBE) en fazla kullanılan benzin katkı maddesidir. Bu nedenle araştırmalar bu maddenin

sağlığa zararlı bir su kirleticisi olma potansiyelini ortaya koymuştur. Bu nedenle alternatif bir

oksijenli bileşen olan etil tert bütil eter (ETBE) üretimi üzerine yapılan araştırmalar artış

göstermiştir.

Çalışmada, buhar fazında ETBE üretimi poliHEMA (PH) bazlı silikotungstik asit

(STA) varlığında, detayları önceki çalışmamızda [1] belirtilen deneysel koşullarda

gerçekleştirilmiştir. ETBE dönüşümüne çarpraz bağlanma oranı etkisinin incelenmesi

sonucunda dönüşümde, polimerin çarpraz bağlanma oranındaki artışa bağlı olarak artış

olduğu görülmüştür. Etanol ile işleme tabi tutulan PH-STA katalizörler ile gerçekleştirilen

deneyler katalizörlerin 373K’e kadar kararlı olduğunu göstermiştir. Farklı tanecik boyut

aralıklarındaki katalizörler ile yürütülen reaksiyon deneyleri ETBE oluşumunda difüzyon

direncinin ihmal edilebilir olduğunu göstermiştir. 373K’de %8 STA içeren 0,1 g PH-STA

katalizörle ve 0,1 g saf STA ile yürütülen reaksiyon deneylerinde yaklaşık aynı dönüşüm

oranına (0.16-0.17) ulaşılmıştır. Dolayısıyla birim gram STA için polyHEMA destekli STA

katalizörünün aktivitesinde önemli ölçüde artış sağlandığı görülmektedir. Sentezi

gerçekleştirilen katalizörün destek maddesi olan poliHEMA’nın moleküler yapısı ve

katalizörün asidik özelliği karakterizasyon çalışmaları ile belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: ETBE, PoliHEMA, Silikotungstik Asit

Teşekkür

Bu çalışma Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi (06-2009/46) tarafından

desteklenmiştir.

Referans


Synthesis over Different Solid Acid Catalysts”, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48(5),

2566.


158

P-48

Heterogeneous Transesterification Reactions by using Potassium

Compounds Supported on Sepiolite as Basic Catalysts

Nezahat Boza and Nebahat Degirmenbasib

a Kocaeli University, Chemical Engineering Department, 41380, Kocaeli, Turkey.

[email protected], [email protected] bGazi Universityi, Department of Chemistry, 06500, Teknikokullar, Ankara, Turkey.

In the last decade, biodiesel is considered as an alternative fuel over fossil based fuels,

due to its biodegradability, non-toxicity and low emissions. Biodiesel as known fatty acids

methyl ester (FAME) is conventionally produced transesterification of vegetable oils with

methanol over an alkali base catalyst, mostly NaOH and KOH or acidic catalysts.

Several researchers have investigated the important reaction conditions and parameters

for transesterification of vegetable oil with alcohol over the novel catalytic solid catalysts [1].

However, reusability of catalyst and solubility of heterogeneous catalyst in end product

biodiesel is still unsolved problem in heterogeneous catalysis in literature. It was expected

that support materials have to be cheap, porous structure and synthesize catalyst must be

active, stabile and reusable. Recently modified dolomites (clay mineral) were used as

catalysts and 99.9 % methyl ester content was obtained [2]. There are no other studies related

with clay mineral as catalyst in trasesterification in the open literature. In this study, sepiolite

(Eskisehir-Silivri) was used as a support material in the transesterification reaction of canola

oil with methanol. Sepiolite is used in numerous areas due to its high surface area, fibrous

structure, porosity, crystal morphology and composition. Catalysts were prepared by

impregnation of sepiolite with the solution of different potassium compounds (K2CO3, KOH,

KF) following by drying and calcinations. 96.8 % methyl ester yield was obtained in the first

use. Used catalyst was tested for reusability of the catalyst. Only 5 % catalyst activity lost was

observed after second use.

1. Boz, N., N. Değirmenbaşı ve D.M. Kalyon, “Conversion of biomass to fuel:

Transesterification of vegetable oil to biodiesel using KF loaded nano--Al2O3 as

catalyst,” Applied Catalysis B: Environmental, 89, 590-596 (2009).

2. Ngamcharussrivichai, C., Wiwatnimit, W., Wangnoi, S., ‘Modified dolomites as

catalysts for palm oil transesterication’, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical,

276, 24-33, 2007.

Keywords: Biodiesel, Transesterification, Sepiolite

Acknowledgements

The authors are grateful to financial support from Gazi University-BAP-FEF-05/2008-06 and

Kocaeli University-BAP Project.


159

P-48

Sepiyolit Destekli Potasyum Bileşiklerinin Bazik Katalizör Olarak

Heterojen Transesterleşme Reaksiyonlarında Araştırılması

Nezahat Boza ve Nebahat Değirmenbaşıb

a Kocaeli Üniversitesi,Kimya Mühendisliği Bölümü,41380, Kocaeli/İzmit.

[email protected], [email protected] bGazi Üniversitesi Kimya Bölümü, 06500, Teknikokullar, Ankara.

Son on yıl içerisinde biyodizel biyobozunur, anti-toksik ve düşük emisyonlu bir yakıt

olmasından dolayı fosil kökenli yakıtlara alternatif bir yakıt olarak görülmektedir. Yağ asidi

metil esteri olarak bilinen biyodizel, bitkisel yağların metil alkol ile çoğunlukla NaOH ve

KOH olmak üzere alkali tabanlı bir katalizörle ya da asidik katalizörler varlığında

transesterleşme reaksiyonu ile üretilir.

Bazı çalışmalarda bitkisel yağın alkol ile çeşitli yeni katalitik katı katalizörler üzerinde

gerçekleştirilen önemli reaksiyon şartlarını ve transesterleşme parametrelerini araştırmışlardır

[1]. Fakat çoğu çalışmada heterojen katalizörünün tekrar kullanılabilirliği tartışılmaktadır.

Literatüre bakıldığında; son ürün biyodizel içerisinde katalizörün çözünmesi en önemli

sorunlardan birisidir. Heterojen katalizörlerde destek malzemesi seçimi çok önemlidir. Destek

malzemesinin ucuz olması, gözenekli bir yapıya sahip olması ve üretilen katalizörün

aktifliğinin, kararlılığının ve tekrar kullanılabilirliğinin iyi olması beklenir. Yeni bir çalışma

da kil minerallerinden dolomit alkali metallerinin nitrat tuzlarının çöktürme yöntemiyle

modifiye edilerek biyodizel üretiminde %99,9 verim vermiştir [2]. Literatüre baktığımızda bu

çalışmadan başka kil minerallerini bu amaçla kullanan bir araştırma mevcut değildir. Bu

çalışmada kanola yağının metil alkolle transesterleşme reaksiyonu için katalizör sentezinde

Eskişehir-Silivri yöresine ait sepiyolit destek malzemesi kullanılarak potasyum bileşikleri

farklı yükleme oranlarında yapıya kuruluğa kadar emdirme yöntemi ile bentonit ile

bütünleşmiştir. Sepiyolit yüksek yüzey alanı, lifsi yapısı, porozitesi, kristal morfolojisi ve

kompozisyonu nedeniyle pek çok kullanım alanına sahiptir. Bu çalışmamızda; değişik

potasyum bileşikleri kuruluğa kadar emdirme yöntemiyle yapıya emdirilerek, kurutma ve

kalsinasyon aşamalarından sonra %96,8 metil ester verimi elde edilmiştir. Tekrar kullanımda

ise sentezlenen katalizörler sadece %5 aktifliğini kaybetmiştir.

1 Boz, N., N. Değirmenbaşı ve D.M. Kalyon, “Conversion of biomass to fuel:

Transesterification of vegetable oil to biodiesel using KF loaded nano--Al2O3 as

catalyst,” Applied Catalysis B: Environmental, 89, 590-596 (2009).

2 Ngamcharussrivichai, C., Wiwatnimit, W., Wangnoi, S., ‘Modified dolomites as

catalysts for palm oil transesterication’, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical,

276, 24-33, 2007.

Anahtar Kelimeler: Biyodizel, Transesterleşme, Sepiyolit.

Teşekkür: Gazi Üniversitesi-BAP-FEF-05/2008-06 no’lu ve Kocaeli Üniversitesi BAP Hızlı

Destek 2009 projelerine bu çalışmanın gerçekleştirilmesinde katkılarından dolayı teşekkür

ederiz.


160

P-49

Applications of Bentonite-Supported Catalysts

for Biodiesel Processes from Canola Oil

Nezahat Boza and Nebahat Degirmenbasib

a Kocaeli University,Chemical Engineering Department,41380, Kocaeli, Turkey.

[email protected], [email protected] bGazi Universityi, Department of Chemistry, 06500, Teknikokullar, Ankara, Turkey.

Due to energy demands increase and fossil fuel reserves are limited, renewable fuels

has recently attracted considerable attention. A potential diesel fuel substitute is biodiesel,

consisting of methyl esters of fatty acids and produced by the transesterification reaction of

triglyceride of vegetable oils with short-chain alcohols, mainly methanol. The reaction is

commonly carried out in the presence of basic catalysts, including hydroxides of sodium or

potassium, their carbonate or alkoxides, and so on. The removal of these homogeneous

catalysts from the reaction mixture is technically difficult, thus increasing the operation cost.

Therefore, the development of heterogeneous catalysts that can eliminate such operation cost.

The aim of this study is to obtain an active, re-usable and cheap catalyst based on potassium

compounds supported on bentonite for the transesterification of canola oil with methanol

using mild reaction conditions. Bentonite is a cheap, stable and re-usable material and it can

be used environmentally benign catalyst in many applications. For this purpose, series of

catalysts were prepared with different potassium compounds loading. These catalysts have

been characterized by chemical analysis, XRD, SEM-EDS and N2 adsorption-desorption.

96.5% methyl ester yield was obtained in the first use by using 40% KF on bentonite catalyst.

Used catalyst was recovered and tested for reusability of the catalyst.

Keywords: Biodiesel, Transesterification, Bentonite.

Acknowledgements

The authors are grateful to financial support from Gazi University-BAP-FEF-05/2008-06 and

Kocaeli University-BAP Project.


161

P-49

Kanola Yağından Biyodizel Proseslerinde

Bentonit Destekli Katalizörlerin Uygulamaları

Nezahat Boza and Nebahat Değirmenbaşıb

a Kocaeli Üniversitesi,Kimya Mühendisliği Bölümü,41380, Kocaeli/İzmit.

[email protected], [email protected] bGazi Üniversitesi Kimya Bölümü, 06500, Teknikokullar, Ankara.

Son yıllarda enerji taleplerindeki artış fakat buna nazaran yakıt kaynaklarındaki azalış

nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarına talep gün geçtikçe artmaktadır. Potansiyel dizel

yakıtlarının yerini alabilecek en önemli yakıt biyodizeldir. Biyodizel metil esterlerin yağ

asitleridir ve bitkisel yağlarda mevcut trigliseridlerin metanol ile bazik katalizör varlığında

trans esterleşme reaksiyonu sonunda elde edilir. Genellikle reaksiyon bazik katalizör

varlığında sodyum ve potasyum hidroksitleri veya karbonatları üzerinde gerçekleşir. Homojen

katalizörlerin reaksiyon ortamından ayrılması oldukça güçtür ve direk üretim maliyetini

artırır. Bu nedenle heterojen katalizör tasarımı üretim maliyetini düşüreceğinden önem

kazanmaktadır. Bu çalışmanın amacı kanola yağından metanol ile biyodizel eldesinde aktif,

tekrar kullanılabilir ve ucuz bir katalizör üretmektir. Farklı potasyum bileşikleri bentonit

destek malzemesi üzerine farklı miktarlarda yüklenerek bir seri katalizör üretimi yapılmıştır.

Bu katalizörler trans esterleşme reaksiyonlarında, XRD, SEM-EDS ve azot adsorplanma ve

deporplanma çalışmaları ile karakterize edilmiştir. Bentonit destekli %40 KF yüklenen

katalizör varlığında % 96,5 metil ester verimi elde edilmiştir. Kullanılan katalizör geri

kazanılarak tekrar kullanılabilirliği test edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Biyodizel, Transesterleşme, Bentonit.

Teşekkür: Gazi Üniversitesi-BAP-FEF-05/2008-06 no’lu ve Kocaeli Üniversitesi BAP Hızlı

Destek 2009 projelerine bu çalışmanın gerçekleştirilmesinde katkılarından dolayı teşekkür

ederiz.


162

P-50

MCM-41 Supported Ni-Rh Catalyst for Dry Reforming of Methane

Hüseyin Arbağ, Sena Yaşyerli, Nail Yaşyerli, Gülşen Doğu

Gazi Üniversitesi, Kimya Müh. Böl., Ankara, TÜRKİYE

[email protected]

Synthesis gas production by dry reforming of methane (CH4+CO2CO+H2) is an

intermediate step for the production of hydrocarbons from two of the greenhouse gases,

namely CO2 and CH4. In the present study, a Rh and Ni incorporated MCM-41 type catalyst

(Rh@Ni-MCM-41) was synthesized, characterized and tested in dry reforming of methane.

High surface area mesoporous Ni incorporated catalyst having a Ni/Si ratio of 0.21 was

synthesized following a one-pot hydrothermal procedure, similar to the procedure described

in our recent publication [1]. Rh (4.7% wt; EDS) was then impregnated into this catalyst.

After reduction with hydrogen, the synthesized material was pelletized (1-2 mm) and packed

into the reactor for testing in dry reforming of methane. Catalyst testing was performed at

600oC using a feed stream (60 ml/min) with a composition of CO2/CH4/Ar=1/1/1. The

surface area of Rh@Ni-MCM-41 was found as 515 m2/g. XRD analysis of this material

showed the characteristic peaks corresponding to MCM-41 and Ni. This catalyst showed high

activity in dry reforming of methane, giving CO2 and CH4 conversions of 0.46 and 0.32,

respectively. Higher conversion of CO2 than CH4 is due to the occurance of reverse water gas

shift reaction in parallel to dry reforming. Higher CO selectivity (2.4) than H2 selectivity (1.6)

supported this conclusion. Rh incorporated Ni-MCM-41 type mesoporous catalyst

synthesized in this work showed high and stable activity in dry reforming of methane.

Keywords: Rh, Ni, MCM-41, dry reforming of methane

Acknowledgement: Contributions of Prof. Dr. Timur DOĞU of METU and TÜBİTAK

(107M066) and Gazi University (BAP 06/2008-10, BAP 06/2006-11) reseach funds are

gratefully acknowledged.

[1] Arbağ H., Yaşyerli S., Yaşyerli N.,Doğu G., “Activity and Stability Enhancement of Ni-

MCM-41 Catalysts by Rh Incorporation for Hydrogen from Dry Reforming of Methane”,

International Journal of Hydrogen Energy, 35, 2296-2304 (2010).


163

P-50

Metanın Kuru Reform Reaksiyonunda MCM-41 Destekli

Ni-Rh Katalizörü

Hüseyin Arbağ, Sena Yaşyerli, Nail Yaşyerli, Gülşen Doğu

Gazi Üniversitesi, Kimya Müh. Böl., Ankara, TÜRKİYE

[email protected]

Metanın kuru reformuyla sentez gazı (CH4+CO2CO+H2) üretimi, CO2 ve CH4 gibi

önemli iki sera gazından hidrokarbonların sentezindeki ara basamak olması nedeniyle önem

taşımaktadır. Bu çalışmada, Rh ve Ni ilave edilmiş MCM-41 katalizörü (Rh@Ni-MCM-41)

hazırlanmış, karakterizasyon çalışmaları yürütülmüş ve metanın kuru reform reaksiyonunda

test edilmiştir. Nikel yüklenmiş MCM-41 yapısında yüksek yüzey alanlı ve mezogözenekli

katalizör (Ni/Si=0.21) daha önceki yayınımızda [1] açıklanan doğrudan hidrotermal sentez

yöntemiyle hazırlanmıştır. Daha sonra Rh (kütlece % 4.7; EDS) Ni-MCM-41 katalizörüne

emdirme yöntemi ile yüklenmiştir. Hidrojen ile indirgeme işleminden sonra katalizörler 1-2

mm arasında değişen partikül çapında taneler hazırlanmak üzere tablet haline getirilmiştir.

Katalizör, 60 ml/dak toplam besleme akış hızında (CO2/CH4/Ar:1/1/1) 600oC’de test

edilmiştir. Rh@Ni-MCM-41 katalizörünün BET yüzey alanı 515 m2/g olarak bulunmuştur.

Rh@Ni-MCM-41 katalizörünün XRD analizinde MCM-41 malzemesine ait karakteristik

desen ve metalik nikele ait sinyaller gözlemlenmiştir. Bu katalizör metan kuru reform

reaksiyonunda yüksek aktivite göstermiş olup CO2 ve CH4 dönüşümleri sırasıyla 0.46 ve 0.32

olarak belirlenmiştir. CO2 dönüşümünün CH4 dönüşümünden daha yüksek olması metanın

kuru reform reaksiyonunun paralelinde gerçekleşen ters su gazı reaksiyonuyla açıklanabilir.

CO seçiciliğin (2.4) H2 seçiciliğinden (1.6) daha yüksek olması da bu sonucu

doğrulamaktadır. Rh katkısyla hazırlanmış Ni-MCM-41 katalizörü metanın kuru reform

reaksiyonunda kararlı ve yüksek aktivite göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Rh, Ni, MCM-41, Metanın kuru reformu

Teşekkür: Yazarlar ODTÜ Öğretim Üyesi Prof. Dr. Timur DOĞU’ya katkılarından ve

TÜBİTAK (107M066) ve Gazi Üniversitesi’ne (BAP 06/2008-10, BAP 06/2006-11) proje

desteklerinden dolayı teşekkür ederler.

[1] Arbag H., Yasyerli S., Yasyerli N.,Doğu G., “Activity and Stability Enhancement of Ni-

MCM-41 Catalysts by Rh Incorporation for Hydrogen from Dry Reforming of Methane”,

International Journal of Hydrogen Energy, 35, 2296-2304 (2010).


164

P-51

Esterification of acetic acid with ethanol via acidic ion-exchange resin

Emine Kaya, Gamze Gündüz, Nuray Oktar

Gazi University, Faculty of Engineering, Department of Chemical Engineering, 06570

Maltepe, Ankara, Turkey.

[email protected]

Esters are important fine chemicals used widely in the manufacturing of flavors,

pharmaceuticals and cosmetic industries. Synthesis is achieved via direct esterification of

carboxylic acids with alcohol in the presence of solid acid catalyst. An increase in activity

and selectivity had been observed in reactions conducted in the presence of solid acid

catalysts employed instead of homogeneous catalyst. Reusability and low cost production

due to ease of separation from the reaction mixture are the advantages of solid acid catalysts

over homogeneous catalysts.

The aim of this work is to investigate liquid phase esterification of acetic acid with

ethanol over commercial acidic ion-exchange resins; Amberlyst-15 (A-15), Lewatit K2629,

and Dowex HCR W2. Production of ethyl acetate used as solvent in chemical industrial

processes had been achieved by esterification of acetic acid with ethanol. Liquid phase

reactions were carried out in a stirred batch reactor at 70°C with a constant molar ratio of

reactants (ethanol/acetic acid; 4/1) in varying catalyst (A-15) amount (0.1-2 g). Reactions at

varying temperatures (30-70 °C) and molar ratios of ethanol and acetic acid (4/1, 4/2, 4/3,

4/4) were performed to determine effects of temperature and initial molar ratios of reactants

to the reaction rate and conversion. Highest ethyl acetate conversion (0.85) was obtained at

70°C with a molar ratio of ethanol/acetic acid; 4/1 in the presence of 2.0 g A-15. A

remarkable increase in ethyl acetate conversion was observed when reaction temperature and

catalyst amount had been increased. Highest activity was obtained in the presence of A-15

although the change in catalyst activities in reactions conducted at 70°C and molar ratio of

ethanol/acetic acid; 4/1 had been insignificant.

Keywords: Esterification, ion exchange resins, acetic acid, ethanol


165

P-51

Asidik İyon Değiştirici Reçine Katalizörlüğünde

Esterleşme Reaksiyon Çalışmaları

Emine Kaya, Gamze Gündüz, Nuray Oktar

Kimya Mühendisliği Bölümü, Gazi Üniversitesi, 06570, Ankara, Türkiye

[email protected]

Esterler, özellikle ilaç ve kozmetik sanayinde saf ve nitelikli kimyasalların üretiminde

kullanılan önemli kimyasal bileşiklerdir. Esterler, asidik bir katalizör varlığında karboksilli

asitlerin alkollerle yaptığı reaksiyon sonucunda oluşmaktadır. Homojen katalizörler yerine

asidik karakterli katı katalizörler varlığında gerçekleştirilen reaksiyonlarda ürün dönüşümü

ve seçiciliğinde artış görülmektedir. Katı asit katalizörlerin kullanımının en önemli

avantajları arasında; reaksiyon ortamından kolaylıkla ayrılması dolayısıyla düşük

maliyetlerde üretim ve tekrar kullanılabilirlik sayılabilir.

Çalışmanın amacı, asetik asit ile etanolün esterifikasyonunun ticari asidik iyon

değiştirici reçineler; Amberlit–15 (A–15), Lewatit K2629 ve Dowex HCR5 varlığında

incelenmesidir. Asetik asit ve etanol’ün esterifikasyon reaksiyonu ile boya ve deri sanayinde

çözücü olarak kullanılan etil asetat üretimi gerçekleştirilmiştir. Sıvı fazdaki esterleşme

reaksiyonu kesikli bir reaktörde 70ºC‘de, sabit reaktant bileşiminde (etanol/asetik asit

[EtOH/AA] molar oranı; 4/1) ve farklı miktarlardaki (0,1–2,0 g) A–15 katalizörü varlığında

incelenmiştir. Ayrıca sıcaklığın ve ürün bileşiminin reaksiyon hızı ve ürün dönüşümüne

etkisini incelemek amacıyla farklı sıcaklıklarda (30–70 ºC) ve farklı reaktant bileşimlerinde

(EtOH/AA molar oranı; 4/1, 4/2, 4/3 ve 4/4) deneyler yürütülmüştür. En yüksek etil asetat

dönüşümüne (0,85) 70oC sıcaklıkta 2,0g A-15 varlığında EtOH/AA molar oranı 4/1 olduğu

durumda ulaşılmıştır. Reaksiyon sıcaklığının ve katalizör miktarının artışı ile etil asetat

dönüşümünde belirgin bir artış görülmüştür. Katalizörlerin aktiviteleri en yüksek dönüşümün

elde edildiği 70oC sıcaklık ve 4/1 EtOH/AA molar oranında yürütülen deneylerle test edilmiş

tir. Çalışmalar sonucunda aktivitelerde belirgin bir farklılık gözlenmemekle birlikte A-15 en

yüksek dönüşümü vermiştir.

Anahtar Kelimeler: Esterleşme, iyon değiştirici reçineler, asetik asit, etanol


166

P-52

Adsorption of Bovine Serum Albumin Onto

Double Walled Carbon Nanotubes

Kadriye Bozgeyika, Turkan Kopaca, Emmanuel Flahautb

aZonguldak Karaelmas University, Faculty of Arts and Sciences, Department of Chemistry,

67100 Zonguldak,Turkey, [email protected] b CNRS, Université Paul Sabatier, Institut Carnot Cirimat, 31062 Toulouse, France

The adsorption of Bovin Serum Albumin (BSA) onto Double Walled Carbon

Nanotubes (DWNT) in aqueous solutions was studied spectrophotometrically in a batch

system. DWNT were prepared by catalytic chemical vapor deposition (CCVD) synthesis [1].

The adsorption equilibrium and rate experiments were done using different concentrations of

adsorbent at pH 4 and 40oC. The experimental adsorption equilibrium data were compared

with the Langmuir and Freundlich isotherm models and the isotherm model parameters were

determined. The maximum protein adsorption capacity (Q0) was found to be 1221 mg/g for

DWNT. The rate kinetics for the adsorption of BSA on DWNT was best fitted with the

pseudo-first-order kinetic model. Zeta potential measurements at different pH values were

performed for understanding the protein-surface interactions. The interactions between

positively charged BSA molecules with negatively charged DWNT at pH 4 were found to be

electrostatic attractions.

Keywords: Bovin Serum Albumin, adsorption, DWNT, zeta potential

[1] E. Flahaut, R.Bacsa, A. Peigney and C. Laurent, Chem. Commun., (2003), 1442-1443


167

P-52

Çift Duvarlı Karbon Nanotüpler (Dwnt) Üzerine

Bovin Serum Albümin Adsorpsiyonu

Kadriye Bozgeyika, Türkan Kopaçb, Emmanuel Flahautb

aZonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü, 67100

Zonguldak, [email protected] bCNRS, Université Paul Sabatier, Institut Carnot Cirimat, 31062 Toulouse, France

Bovin Serum Albuminin (BSA) double wall carbon nanotubes (DWNT) üzerinde

adsorpsiyonu kesikli sistemde spektroskopik yöntemle çalışılmıştır. DWNT’ler katalitik

kimyasal buhar birikimi (CCVD) sentezi ile hazırlanmıştır[1]. Farklı adsorbent miktarları

kullanılarak pH 4 ve 40oC’de adsorpsiyon denge ve hız deneyleri gerçekleştirilmiştir.

Deneysel adsorpsiyon denge verileri Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izoterm

modellerine uygunluğu açısından incelenmiş ve izoterm modellerinin parametreleri

belirlenmiştir. DWNT’in maksimum protein adsorplama kapasitesi, Q0, 1221 mg/g olarak

bulunmuştur. BSA adsorpsiyon hız kinetiğinin en iyi birinci derece hız kinetiği ile uyumlu

olduğu görülmüştür. Protein-yüzey etkileşimlerinin anlaşılması için farklı pH’larda zeta

potansiyel ölçümleri yapılmıştır. pH 4’de pozitif yüklü BSA molekülü ile negatif yüklü

DWNT’ler arasındaki etkileşimin elektrostatik çekme kuvvetleri olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Bovin Serum Albumin, adsorpsiyon, DWNT, zeta potansiyeli

[1] E. Flahaut, R.Bacsa, A. Peigney and C. Laurent, Chem. Commun., (2003), 1442-1443


168

P-53

Analysis of Adsorption Equilibrium Data of N2 And H2 On Activated

Carbons From Coal By Various Isotherms

Atakan Toprak, Turkan Kopac

Zonguldak Karaelmas University, Faculty of Arts and Sciences, Department of Chemistry,

67100 Zonguldak,Turkey, [email protected]

In this study, the adsorption equilibrium data for the adsorption of N2 and H2 on

activated carbons produced from coal samples obtained from Kilimli coal mine, in Zonguldak

region, Turkey [1,2] were used for adsorption isotherm model analysis. Activated carbon

samples were prepared by exposing the samples to N2 flow at 600 and 800oC following the

application of the ash reduction treatments for the coal samples [1,2]. Data for the activated

carbons prepared by also chemical treatments by the oxidation of the samples at 750oC using

agents such as KOH, NH4Cl and ZnCl2 [1,2] were also used in this study. The experimental

adsorption equilibrium data of N2 and H2 on various activated carbons obtained by the

pyrolytic thermal treatments at 600 and 800oC, and also KOH, NH4Cl and ZnCl2 treatments

[1,2] were analysed using the Freundlich, DR (Dubin-Radushkevich), Harkins-Jura,

Frenkel-Halsey-Hill (FHH), and Naimark-Kiselev (NK) models. The analysis results

obtained in this study were compared with the BET and Langmuir model results evaluated in

our previous studies [1,2].

Keywords: activated carbon, adsorption, N2, H2, isotherm models

[1] T. Kopac, A.Toprak, Int. J. Hydrogen Energy, (2007), 32, 5005-5014.

[2] T. Kopac, A.Toprak, Korean J. Chem. Eng., (2009), 26, 1700-1705.


169

P-53

Kömürden Elde Edilen Aktif Karbonlar Üzerinde N2 ve H2 Adsorpsiyon

Denge Verilerinin Çeşitli İzotermlerle Analizi

Atakan Toprak, Turkan Kopaç

Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü, 67100

Zonguldak, [email protected]

Bu çalışmada, N2 ve H2’nin Zonguldak bölgesinin Kilimli madeninden çıkarılan kömür

numunelerinden elde edilen aktif karbonlar üzerindeki adsorpsiyon denge verileri [1,2] adsorpsiyon

izoterm model analizi için kullanıldı. Aktif karbonlar, kömür numunelerine kül giderme

işlemlerinin uygulanmasını takiben 600 ve 800oC’de N2 akışı altında ısıl işlem uygulanarak

hazırlandı [1,2]. Ayrıca, KOH, NH4Cl ve ZnCl2 gibi kimyasal ajanlar kullanılarak 750oC’de

örneklerin oksidasyonuyla kimyasal işlemler yapılarak elde edilen aktif karbonlar için elde

edilen veriler [1,2] de bu çalışmada kullanıldı. 600 ve 800oC’de N2 akışı altında ısıl işlem

uygulanarak ve KOH, NH4Cl ve ZnCl2 gibi kimyasal ajanlar kullanılarak 750oC’de

oksidasyon işlemiyle elde edilen aktif karbonlar üzerindeki N2 ve H2 adsorpsiyon denge

verileri [1,2] Freundlich, DR (Dubinin-Radushkevich), DA (Dubinin-Astakhov), Harkins-

Jura, Frenkel-Halsey-Hill (FHH)ve Naimark-Kiselev (NK) gibi modeller kullanılarak analiz

edildi. Bu çalışmada elde edilen analiz sonuçları, daha önceki çalışmalarımızda elde edilen

BET ve Langmuir model sonuçlarıyla [1,2] karşılaştırıldı.

Anahtar Kelimeler: aktif karbon, adsorpsiyon, N2, H2, izoterm modelleri

[1] T. Kopac, A.Toprak, Int. J. Hydrogen Energy, (2007), 32, 5005-5014.

[2] T. Kopac, A.Toprak, Korean J. Chem. Eng., (2009), 26, 1700-1705.


170

P-54

Adsorption of Ovalbumin on Metal Oxide Surfaces

Erol Kulac, Turkan Kopac

Zonguldak Karaelmas University, Faculty of Arts and Sciences, Department of Chemistry,

67100 Zonguldak,Turkey, [email protected]

In this study, the adsorption of ovalbumin on colloidal TiO2 and ZrO2 powders in

solution environment was investigated. The concentration of protein adsorbed was determined

by uv-vis spectroscopy using the Lowry method. Adsorption experiments were done in pH 5,

6.7, 8 environment at 20, 25, 30 0C. Results have shown that the adsorbed amount of

ovalbumin increases with increasing temperature and adsorbent dosage, but decreases with

increasing of pH. Experimental adsorption equilibrium data for ovalbumin on TiO2 and ZrO2

powders were analysed by using several adsorption isotherm models such as Langmuir,

Freundlich, Temkin, Frumkin, Harkins-Jura models. The optimum conditions for ovalbumin

adsorption on TiO2 and ZrO2 were found for pH 5 at 30 0C. The zeta potential measurement

results obtained supported that the interactions between ovalbumin with TiO2 and ZrO2 were

higher at pH 5. The adsorption kinetics of ovalbumin on TiO2 and ZrO2 at different

temperatures and solution pH conditions was investigated and the kinetic data showed first

order kinetics for both adsorbents.

Keywords: Ovalbumin, adsorption, TiO2, ZrO2


171

P-54

Metal Oksit Yüzeyler Üzerine Ovalbümin Adsorpsiyonu

Erol Kulaç, Türkan Kopaç

Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü, 67100

Zonguldak, [email protected]

Bu çalışmada, çözelti ortamında TiO2 ve ZrO2 tozları üzerine ovalbumin adsorpsiyonu

incelendi. Adsorplanan protein derişimi Lowry metodu kullanılarak uv-vis spektroskopi ile

belirlendi. Adsorpsiyon deneyleri 20, 25, 30 0C sıcaklıklarda, pH 5, 6.7, 8 ortamlarında

yapıldı. Sonuçlar adsorplanan ovalbumin miktarının sıcaklık ve adsorbent miktarının

artmasıyla arttığını, pH’ın artmasıyla azaldığını gösterdi. Ovalbumin için deneysel

adsorpsiyon denge verileri Langmuir, Freundlich, Temkin, Frumkin, Harkins-Jura gibi çeşitli

adsorpsiyon izoterm modelleri kullanılarak analiz edildi. TiO2 ve ZrO2 üzerine ovalbumin

adsorpsiyonu için optimum şartlar pH 5’de 30 0C sıcaklık için elde edildi. Elde edilen zeta

potansiyel ölçüm sonuçları da ovalbuminin TiO2 ve ZrO2 ile etkileşimlerinin pH 5’de daha

fazla olduğunu desteklemektedir. Farklı sıcaklık ve pH’larda TiO2 ve ZrO2 üzerine ovalbumin

adsorpsiyon kinetiği incelendiğinde, her iki adsorbent için de kinetik verilerin birinci mertebe

hız kinetiğine uygun olduğu bulundu.

Anahtar Kelimeler: Ovalbumin, adsorpsiyon, TiO2, ZrO2


172

P-55

Acetone Adsorption Capacities of Carbon Based Materials

Fatma Oğuz Erdoğana, Türkan Kopaça, Gülşen Doğub, Timur Doğuc

a Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Kimya Bölümü Zonguldak, Turkey b Gazi Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Ankara, Turkey

c Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Ankara, Turkey

[email protected]

Volatile organic compounds (VOCs) are used in both domestic and industrial

applications, including transport, household chemicals, paints and adhesives. VOCs are also

an important class of chemical pollutants in the environment due to their highvolatility.

Among the volatile organic compounds removal methods, adsorption is the most commonly

used one since removal and recycling of small amounts of VOCs economically are possible

by this method. Activated carbon is one of the widely used adsorbents in removal of vapors

and gases because of its large surface area, pore volume and high adsorption capacities [1-4].

In this study, the availability of Zonguldak region coals as raw material in the production of

the activated carbon and, adsorption of acetone in vapor phase on coal derived activated

carbons and commercial activated carbon were investigated. Aceton adsorption isotherm data

for coal samples from Kozlu mine, in Zonguldak with reduced ash content, commercial

activated carbon and chemically activated carbons from Kozlu coal samples by treatment with

KOH, NaOH, ZnCl2, H3PO4 were compared with the BET, Langmuir and DR (Dubinin-

Radushkevich) adsorption models and the isotherm parameters were determined. DR

isotherm model parameters, V0 (micropore volume) and E0 (characteristic energy of

adsorption) were determined as: 0.039 cc/g, 4.2 kJ/mol ;0.4 cc/g, 13.5 kJ/mol; 0.897 cc/g,

14.2 kJ/mol, for Kozlu coal, commercial activated carbon and chemically activated carbon

from Kozlu coal by treatment with KOH at 800 °C, respectively. Percentage of acetone

adsorption capacities for Kozlu coal, commercial activated carbon and chemically activated

carbon were determinated as 8.6, 28.8 and 44, respectively.

Keywords: Activated Carbon, Coal, Volatile Organic Compounds, Acetone, Adsorption

References:

[1]. Lee W H, Reucroft P J. Carbon, 37, 15-20, 1999.

[2]. Giaya A, Thompson R W, Denkewicz R. Microporous and Mesoporous Materials, 40,

205-218, 2000.

[3]. Fuertes A B, Marbán G, Nevskaia D M. Carbon, 41, 87-96, 2003.

[4]. Shih Y, Li M. Journal of Hazardous Materials, 154, 21-28, 2007.


173

P-55

Karbon Bazlı Maddelerin Aseton Adsorpsiyon Kapasiteleri

Fatma Oğuz Erdoğana, Türkan Kopaça, Gülşen Doğub, Timur Doğuc

a Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Kimya Bölümü Zonguldak b Gazi Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Ankara

c Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Ankara

[email protected]

Uçucu organik bileşikler (UOB) hem evsel hem de ulaşım, evsel kimyasallar, boyalar

ve yapıştırıcıları da içeren endüstriyel uygulamalarda kullanılırlar. UOB’ler yüksek

uçuculukları nedeniyle çevredeki önemli bir kimyasal kirletici sınıfıdır. UOB uzaklaştırma

metotları içerisinde en yaygın olarak kullanılanı, bu metotla küçük miktarda UOB’lerin

ekonomik olarak uzaklaştırılması ve geri kazanımı mümkün olduğundan, adsorpsiyondur.

Geniş yüzey alanı, gözenek hacmi ve yüksek adsorpsiyon kapasitesi nedeniyle aktif karbon

buharların ve gazların uzaklaştırılmasında en çok kullanılan adsorbentlerden biridir [1-4]. Bu

çalışmada, Zonguldak yöresi kömürlerinin aktif karbon üretiminde hammadde olarak

kullanılabilirliği ve kömürden elde edilen aktif karbonlarla ticari aktif karbon üzerine

asetonun buhar fazında adsorpsiyonu araştırılmıştır. Kül oranı düşürülmüş Kozlu kömürü,

ticari aktif karbon ve Kozlu kömüründen KOH, NaOH, ZnCl2 ve H3PO4 ile kimyasal

yöntemlerle elde edilen aktif karbonların aseton adsorpsiyonu izoterm verileri BET, Langmuir

ve DR (Dubinin-Radushkevich) adsorpsiyon modelleriyle karşılaştırılmış ve izoterm

parametreleri belirlenmiştir. DR izoterm modeline ait V0, (mikrogözenek hacmi) ve E0

(adsorpsiyonun karakteristik enerjisi) parametreleri Kozlu kömürü, ticari aktif karbon ve

Kozlu kömüründen KOH ile kimyasal yöntemle 800 °C’de elde edilen aktif karbon için

sırasıyla 0.039 cc/g, 4.2 kJ/mol; 0.4 cc/g, 13.5 kJ/mol; 0.897 cc/g, 14.2 kJ/mol olarak

belirlenmiştir. Kozlu kömürü, ticari aktif karbon ve kimyasal olarak elde edilen aktif

karbonun yüzde aseton adsorplama kapasiteleri sırasıyla % 8.6, 28.8 ve 44 olarak

belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Aktif Karbon, Kömür, Uçucu Organik Bileşikler, Aseton, Adsorpsiyon

Kaynaklar:

[1]. Lee W H, Reucroft P J. Carbon, 37, 15-20, 1999.

[2]. Giaya A, Thompson R W. Denkewicz R. Microporous and Mesoporous Materials, 40,

205-218, 2000.

[3]. Fuertes A B, Marbán G, Nevskaia D M. Carbon, 41, 87-96, 2003.

[4]. Shih Y, Li M. Journal of Hazardous Materials, 154, 21-28, 2007.


174

P-56

Ethylene from ethanol over Al@SBA-15

Kenan Cem Tokaya, Dilek Varışlıb, Timur Doğua, Gülşen Doğub

aMiddle East Technical University, Ankara, Turkey, [email protected] bGazi University, Ankara, Turkey

Ethylene which is a main feedstock of petrochemical industry can be produced from

ethanol which is an environmentally friendly renewable source. Acidic type of catalysts

showed high activity in ethanol dehydration reaction according to our previous studies.

Al@SBA-15 which is prepared by impregnation of alumina over mesoporous silicate material

SBA15, has a great potential in dehydration reactions. Addition of alumina does not change

the mesoporous structure of SBA-15 according to XRD analysis and this catalyst was shown

to have a high BET surface area, 515 m2/g. BJH pore volume and pore diamater of this new

synthesized catalyst are 0.8 cc/g and 0.9 nm, respectively. According to DRIFTS analysis of

pyridine adsorbed material, it has both Lewis and Bronsted acid sites, in which Lewis acidity

was higher. The acid site concentration was determined as 7 mmol/g according to NH3-TPD

analysis. Activity results obtained in vapor phase ethanol dehydration reaction showed that

this catalyst was active over 300oC and 95% conversion of ethanol was obtained at 450oC.

Besides ethylene, DEE is a by-product of ethanol dehydration reaction. Maximum selectivity

of DEE was observed at 350oC with a value of 0.55. Increasing the reaction temperature

favors the formation of ethylene with yield value reaching to 100% at 450oC. These results

indicated Al@SBA15 catalyst has good potential to produce ethylene from a nonpetroleum

resource.

Key words: Ethylene, ethanol, Al@SBA15


175

P-56

Al-SBA-15 katalizörü ile Etanolden Etilen Eldesi

Kenan Cem Tokaya, Dilek Varışlıb, Timur Doğua, Gülşen Doğub

aOrta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, Türkiye, [email protected] bGazi University, Ankara, Turkey

Petrokimya endüstrisinin temel yapıtaşı olan etilen, çevre dostu yenilenebilir bir

kaynak olan etanolden üretilebilir. Daha önceki çalışmalarımızın belirttiği üzere asidik

karakterli katalizörler etanol dehidrasyon reaksiyonunda yüksek aktivite göstermektedir.

Mezogözenekli silikat malzeme olan SBA-15 üzerine alumina yüklemesi ile hazırlanan Al-

SBA-15 katalizörünün dehidrasyon reaksiyonunda kullanılma potansiyeli oldukça yüksektir.

XRD analizlerinin sonucuna göre aluminanın eklenmesi SBA-15’in mezogözenekli yapısında

değişiklik yaratmazken hazırlanan bu yeni katalizörün oldukça yüksek yüzey alanına, 515

m2/g, sahip olduğu görülmektedir. Bu katalizörümüzün BJH gözenek hacmi ve çapı ise

sırasıyla 0.8 cc/g ve 0.9 nm olarak belirlenmiştir. Piridin adsorplanmış numunelerin DRIFT

analizlerinin sonucuna göre katalizörün yapısında hem Lewis hem de Bronsted asit

bölgelerinin bulunduğu ancak Lewis asit bölgelerinin şiddetinin daha büyük olduğu

görülmüştür. NH3-TPD analizlerinde asit bölgesi konsantrasyonu 7 mmol/g olarak

bulunmuştur. Buhar fazı etanol dehidrasyon reaksiyonlarının sonucunda katalizörün 300oC

üzerinde aktivite gösterdiği ve reaksiyon sıcaklığı 450oC de iken etanol dönüşümünün %95

değerine ulaştığı elde edilmiştir. Etilenin yanı sıra dietil eter (DEE) de etanol dehidrasyon

reaksiyonunun yan ürünü olarak karşımıza çıkmaktadır. DEE için maksimum seçicilik

350oCde 0.55 olarak görülmektedir. Reaksiyon sıcaklığındaki artış etilen oluşumunu arttırıcı

nitelikte olup 450oC de etilen verimi % 100 olmaktadır. Bu sonuçlar Al-SBA15 ‘in petrol dışı

bir kaynaktan etilen üretimi konusunda yüksek potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Etilen, etanol, Al-SBA15


176

P-57

STA Incorporated Mesoporous Catalysts for ETBE Synthesis

Levent Değirmencia,b, Dilek Varışlıc,d, Nuray Oktara, Gülşen Doğua, Timur Doğuc

aGazi University Chemical Engineering Department, Maltepe-Ankara, Turkey. bCurrent Address: Bilecik University Chemical and Process Engineering Department,

Gülümbe-Bilecik, Turkey. cMiddle East Technical University, Chemical Engineering Department, Ankara, Turkey.

dCurrent Address: Gazi University Advanced Technologies, Teknikokullar-Ankara, Turkey.

[email protected]

Elimination of leaded compounds from gasoline has enhanced utilization of

oxygenates as gasoline additives, to improve the burning quality of gasoline and to lower the

exhaust emissions of unburned hydrocarbons and CO. Methyl tert-butyl ether (MTBE),

known as the most produced tertiary ether worldwide, causes contamination of ground water,

spoiling its taste and odour. As a consequence, development of more environmentally friendly

ethanol based oxygenates, such as ethyl tert-butyl ether (ETBE) and tert-amyl ethyl ether, has

attracted the attention of researchers and fuel producers [1].

In the present study, vapor phase ETBE production was investigated in the presence of

silicotungstic acid (STA) impregnated mesoporous aluminosilicate (containing an Al/Si ratio

of 0.03) (STAMAS) and STA incorporated mesoporous catalyst prepared by a one-pot

hydrothermal procedure (TRC-62(L)) [4]. In our earlier work, aluminosilicate type materials

were employed in dehydration reactions of alcohols [2,3]. STAMAS catalyst was prepared by

impregnation of STA into aluminisilicate and its activity was compared with unsupported

catalyst. EDS measurements of STAMAS and TRC-62(L) catalysts revealed W/Si ratios of

0.13 [2] and 0.16 [4] indicating successful impregnation of STA into the mesoporous

structure. Experiments performed in a flow reactor showed high activity of both of these

catalysts in ETBE synthesis. The highest conversion of isobutylene to ETBE was obtained as

0.16 at 368 K. However, the highest ETBE formation was obtained at 373 K with TRC-62(L).

The main superiority of TRC-62(L) is its high stability even in the presence of polar solvents.

Keywords: Aluminosilicate, STA, STAMAS, ETBE.

Acknowledgement: Financial support of TUBITAK 107M184 was gratefully acknowledged.

References 1 Degirmenci, L.; Oktar, N.; Dogu, G. “Product Distributions in Ethyl- tert-Butyl-Ether

Synthesis over Different Solid Acid Catalysts”, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48(5), 2566.

2. Varisli, D.; Dogu, T.; Dogu, G. “Silicotungstic Acid Impregnated MCM-41-like Mesoporous

Solid Acid Catalysts for Dehydration of Ethanol”, Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 4071.

3. Varışlı, D.; Tokay, K.C.; Çiftci, A.; Dogu, T.; Dogu, G. “Methanol Dehydration Reaction to

Produce Clean Diesel Alternative Dimethylether Over Mesoporous Aluminosilicate-Based

Catalysts”, Turk J. Chem 2009, 33, 355.

4. Varisli, D.; Dogu, T.; Dogu, G. “Novel Mesoporous Nanocomposite WOx-Silicate Acidic

Catalysts: Ethylene and Diethylether from Ethanol”, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 9394.


177

P-57

STA İçeren Mezogözenekli Katalizörler ile ETBE Sentezi

Levent Değirmencia,b, Dilek Varışlıc,d, Nuray Oktara, Gülşen Doğua, Timur Doğuc

aGazi Üniversitesi Kimya Mühendisliği, Maltepe-Ankara, Türkiye. bŞimdiki adres: Bilecik Üniversitesi Kimya ve Proses Mühendisliği Bölümü, Gülümbe-Bilecik,

Türkiye. cOrta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye.

dŞimdiki adres: Gazi Üniversitesi İleri Teknolojiler, Teknikokullar-Ankara, Türkiye.

[email protected]

Kurşunsuz benzinin yanma kalitesinin yükseltilmesi ve CO, yanmamış hidrokarbonlar

gibi zararlı egzos emisyonlarının azaltılması amacıyla, oksijenli bileşiklerin benzin katkı

maddesi olarak kullanımları önemli ölçüde artmıştır. En çok kullanılan katkı maddesi olan

metil tert-bütil eter’in (MTBE) su kirliliği yaratması nedeniyle etanolden üretilen etil tert-bütil

eter (ETBE) ve tert-amil etil eter gibi çevre için daha güvenli katkı maddelerinin üretimine

yönelik araştırmalar günümüzde hız kazanmıştır [1].

Bu çalışmada, silikotungstik asit (STA) yüklenmiş mezogözenekli aliminosilikat

(STAMAS) (Al/Si=0.03) ve doğrudan hidrotermal sentez yöntemiyle sentezlenmiş STA

içerikli silikat yapısındaki TRC-62(L) katalizörü [4] kullanılarak ETBE sentezi buhar fazında

etüd edilmiştir. Daha önceki çalışmalarımızda aliminosilikat temelli katalizörler alkol

dehidrasyon reaksiyonlarında test edilmişlerdir [2,3]. STAMAS katalizörü STA’nın

aliminosilikat üzerine impregnasyonu ile hazırlanmış olup bu katalizörün aktivitesi saf

aluminosilikatın aktivitesi ile karşılaştırılmışır. EDS analiz sonuçları STAMAS ve TRC-62(L)

içindeki W/Si oranlarının 0.13 [2] ve 0.16 [4] olduğunu göstermiştir. Sürekli akışlı reaktörde

yapılan aktivite test çalışmaları, her iki katalizörün de ETBE sentezinde yüksek aktivite

verdiğini göstermiştir. STAMAS katalizörüyle izobütilenin ETBE’ye dönüşümünün en

yüksek olduğu değer (0.16), 368 K sıcaklıkta elde edilmiştir. TRC-62(L) katalizörü ise en

yüksek aktiviteyi 373 K’de vermiştir. TRC-62(L) kataizörünün en belirgin üstünlüğü polar

çözücülerde STA’nın çözünmemesi ve bu katalizörün kararlı yapısıdır.

Anahtar Kelimeler: Aluminosilicate, STA, STAMAS, ETBE.

Teşekkür

Bu çalışma TÜBİTAK 107M184 no’lu proje kapsamında desteklenmiştir.

Referanslar


Synthesis over Different Solid Acid Catalysts”, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48(5), 2566.

2. Varisli, D.; Dogu, T.; Dogu, G. “Silicotungstic Acid Impregnated MCM-41-like Mesoporous

Solid Acid Catalysts for Dehydration of Ethanol”, Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 4071.

3. Varışlı, D.; Tokay, K.C.; Çiftci, A.; Dogu, T.; Dogu, G. “ Methanol Dehydration Reaction to

Produce Clean Diesel Alternative Dimethylether Over Mesoporous Aluminosilicate-Based

Catalysts”, Turk J. Chem 2009, 33, 355.

4. Varisli, D.; Dogu, T.; Dogu, G. “Novel Mesoporous Nanocomposite WOx-Silicate Acidic

Catalysts: Ethylene and Diethylether from Ethanol”, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 9394.


178

P-58

New Sulfur-tolerant DeNOx Catalyst

I. Cayirtepea, A. Naydenovb, G. Ivanovb and M. Kantchevaa

a Department of Chemistry, Bilkent University, 06800 Bilkent, Ankara, Turkey b Institude of General and Inorganic Chemistry, BAS, Sofia 1113, Bulgaria

Corresponding auther ([email protected])

The performance of the catalyst-based on Nb and Zr in the SCR of NOx with propene

under lean burn conditions has been investigated. The niobium-zirconium mixed oxide is

synthesized by impregnation of hydrated zirconia with acidic solution (pH ~ 0.5) of the

peroxoniobium(V) complex, [Nb2(O2)3]4+. The ZrO2:Nb2O5 mole ratio in the calcined

material (Zr6Nb2O17) is 6:1. The sample contains only the crystalline phase of Zr6Nb2O17. The

conversion of NOx in the SCR of NOx with propene in excess oxygen over the Zr6Nb2O17

catalyst passes through a maximum at 493 K. Furthermore, the mixed oxide displays good

water tolerance and resistance toward SO2 poisoning (Figure 1). Based on the in situ FT-IR

results, a reaction mechanism is proposed with nitroacetone and NCO species as the key

reaction intermediates. The results of the investigation show that the catalytic properties of the

new solid acid, Zr6Nb2O17, could be of interest regarding the development of sulfur- and

water-tolerant, low-temperature catalysts for the SCR of NOx with hydrocarbons.

Figure 1. Effect of H2O and SO2 on the conversion of NOx over the Zr6Nb2O17 catalyst.

Keywords: HC-SCR of NOx, catalytic activity, in situ FT-IR spectroscopy, reaction

mechanism.

0 1 2 3 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

NO

x c

on

ve

rsio

n, %

Experimental point no

H2O

SO2

initial


179

P-58

Yeni, Kükürt toleranslı DeNOx Katalizör

I. Cayirtepea, A. Naydenovb, G. Ivanovb ve M. Kantchevaa

a Kimya Bölümü, Bilkent Üniversitesi, 06800 Bilkent, Ankara, Türkiye b Genel ve Anorganik Kimya Enstitüsü, BAS, Sofya 1113, Bulgaristan

Sorumlu yazar ([email protected])

Bol oksijenli ortamlarda, propen ile NOx seçici katalitik indirgenme (SKİ) tepkimesi

için Nb ve Zr temelli katalizörün performansı araştırılmıştır. Niyobyum-zirkonyum karışık

oksit, peroksoniyobyum(V) kompleksinin, [Nb2(O2)3]4+, asidik çözeltisi (pH ~ 0.5) ile hidratlı

zirkonyanın doyurulması yöntemiyle sentezlenmiştir. Kalsine olmuş malzemenin,

(Zr6Nb2O17), ZrO2:Nb2O5 mol oranı 6:1 dir. Numune, sadece Zr6Nb2O17 kristal fazını

içermektedir. Propen ile NOx SKİ tepkimesi için Zr6Nb2O17 katalizörü, 498 K de maksimum

NOx dönüşümü göstermektedir. Ayrıca, karışık oksit suya iyi tolerans ve SO2 zehirlenmesine

karşı iyi direnç sergilemektedir (Şekil 1). Yerinde FT-IR spektroskopiye dayanarak,

nitroaseton ve NCO türleriniiçeren reaksiyon mekanizması önerilmiştir. Araştırmaların

sonuçları göstermektedir ki; yeni katı asitin, Zr6Nb2O17, katalitik özellikleri, hidrokarbonlar

ile NOx SKİ tepkimesi için kükürt ve su toleranslı düşük sıcaklık katalizörleri geliştirme

açısından önemlidir.

Şekil 1. Zr6Nb2O17 katalizörü üzerinde NOx dönüşümüne H2O ve SO2 nin etkileri.

Anahtar Kelimeler: katalitik aktiflik, yerinde FT-IR spektroskopi, reaksiyon mekanizması.

0 1 2 3 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

NO

x c

on

ve

rsio

n, %

Experimental point no

H2O

SO2

initial


180

NCC-3 FIHRIST

A

Aindow Mark; 53, 54

Akar Emre; 17, 18

Akgün F.; 17, 18

Akın Okan; 118, 119

Akınbingöl H. Baran; 84, 85

Akkurt Sedat; 74, 75

Aksoylu Erhan; 11, 12, 39, 40, 64, 65, 66, 67, 152, 153

Aktan Handan; 68, 69

Aktaş Özge; 150, 151

Andonova S. M.; 15, 16, 88, 89

Ar İrfan; 68, 69

Aras Saygın; 70, 71

Arbağ Hüseyin; 162, 163

Arınan Ayça; 37, 38

Aslan Yasin Mustafa; 106, 107, 150, 151

Atamer Bülent; 43, 44

Ateş Ayten; 55, 56

Avcı Kerim Ahmet; 41, 42, 120, 121

Ay Hale; 72, 73

Aydın Rezzan; 61, 62, 108, 109

Aydınoğlu Özkara Şeyma; 152, 153

B

Bakır Ufuk; 5, 104, 105

Bal Bünyamin; 150, 151

Balbaşı Muzaffer; 68, 69

Balcı Suna; 148, 149

Bardakçı Belgin; 116, 117, 128, 129

Bayraktar Ezel; 94, 95

Bayram Bilal; 43, 44

Baysal Mustafa; 86, 87

Başçeken Sinan; 144, 145

Beşün Nurgün; 59, 60

Beytaroğlu Anya; 61, 62

Bolova E.; 31, 32

Boroğlu Mehtap Şafak; 98, 99

Boz İsmail; 96, 97, 98, 99, 102, 103

Boz Nezahat; 158, 159, 160, 161

Bozbağ Erim Selmi; 53, 54

Bozgeyik Kadriye; 166, 167

Bukhtiyarov I. Valerii; 9

Burch Robbie; 3

C Candan Davran Tuğba; 19, 20

Cantekin M.; 136, 137


181

Ç

Çağlayan Selen Burcu; 39, 40

Çalık Güzide; 49, 50

Çalık Pınar; 51, 52

Çavuş Selva; 98, 99

Çayırtepe İlknur; 178, 179

D

Değer Can; 98, 99

Değirmenbaşı Nebahat; 158, 159, 160, 161

Değirmenci Levent; 156, 157, 176, 177

Değirmenci Volkan; 35, 36

Demiral Hakan; 92, 93

Deniz Derya Arife; 76, 77

Depboylu Okan Can; 74, 75

Derekaya Balıkçı Filiz; 84, 85

Deveci İlyas; 59, 60

Doğan Meltem; 122, 123

Doğu Doruk; 76, 77, 78, 79

Doğu Gülşen; 100, 101, 146, 147, 150, 151, 156, 157, 162, 163, 172, 173, 174, 175, 176, 177

Doğu Timur; 37, 38, 90, 91, 100, 101, 126, 127, 146, 147, 172, 173, 174, 175, 176, 177

Duru Birim; 64, 65

Dükkancı Meral; 31, 32

Düzenli Derya; 21, 22

E

Emmez Emre; 112, 113

Ercan Elif; 66, 67

Erden Hanife; 59, 60

Erden Lütfi; 59, 60

Erdoğan Oğuz Fatma; 172, 173

Erdural Korkmaz Beril; 104, 105

Ergün Nalbant Aslı; 110, 111

Erkey Can; 53, 54

Ersöz İrfan Tuğçe; 82, 83

F

Fırtına İrem; 96, 97

Flahaut Emmanuel; 166, 167

G

Goguet A.; 55, 56

Gökaliler Feyza; 11, 12

Güçbilmez Yeşim; 136, 137

Güldür Çiğdem; 124, 125

Günay Erdem Mehmet; 19, 20, 134, 135

Gündüz Gamze; 164, 165

Gündüz Gönül; 31, 32

Gündüz Seval; 90, 91

Güneş Hacer; 132, 133


182

Güneş Silver; 124, 125

Güngör Cihan; 92, 93

Gürkaynak Mehmet Ali; 29, 30, 130, 131

Güven Sabriye; 64, 65

H

Hardacre C.; 55, 56

Hensen Emiel; 35, 36

Hoşgün Levent Halil; 94, 95

I

Ivanov G.; 178, 179

İ

İnankur Bahar; 51, 52

İnce Atike; 33, 34

İpek Bahar; 70, 71

İzci Alime; 47, 48

K

Kalaycı Taner; 116, 117, 128, 129

Kanca Arzu; 45, 46

Kandilli Nur; 154, 155

Kantcheva Margarita; 23, 24, 178, 179

Kaplaner Erhan; 59, 60

Karakaş Gürkan; 5, 43, 44, 78, 79, 82, 83, 104, 105

Karakaya Mustafa; 41, 42

Karakoç Zuhal; 154, 155

Karçiçeği Didehan; 124, 125

Kaya Emine; 164, 165

Kaya Neslihan; 116, 117, 128, 129

Kayhan E.; 15, 16, 88, 89

Kaytaz A.; 17, 18

Kerkez Özge; 102, 103

Kılıç Emre; 80, 81

Kılıçarslan Saliha; 122, 123

Kıvrak Demir Hilal; 27, 28

Kocabaş Özlem Züleyha; 25, 26

Kocabaş Türkan; 68, 69

Koç S. Naci; 29, 30, 130, 131

Kopaç Türkan; 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173

Korkmaz Ö. Can; 17, 18

Koz Cevriye; 23, 24

Köleli Fatih; 61, 62, 108, 109

Kulaç Erol; 170, 171

Kuliyev Sadig; 27, 28

M

Magusin Pieter; 35, 36

Mamur Emrah; 108, 109


183

Murzin Yu Dmitry; 8

N

Naydenov A.; 178, 179

Nergiz Levent; 98, 99

O

Oktar Nuray; 146, 147, 156, 157, 164, 165, 176, 177

Okyay Firuze; 86, 87

Orman Sultan; 126, 127

Ö Öksüzömer M. A. Faruk; 29, 30, 130, 131

Önal Işık; 21, 22, 154, 155

Önsan İlsen Zeynep; 11, 12, 120, 121

Özbay Nalan; 146, 147

Özçelik Zeynep; 140, 141

Özdamar H. Tunçer; 49, 50

Özdemir Hasan; 29, 30

Özensoy Emrah; 15, 16, 88, 89, 112, 113

Özgen Ufuk; 43, 44

P

Pidko Evgeny; 35, 36

R

Rona Tuğba; 138, 139

Röpke Derya; 61, 62

Röpke Thorsten; 61, 62

S

Saner Burcu; 13, 14

Santen van Rutger; 4, 35, 36

Sarıboğa Vedat; 130, 131

Sarıoğlan Alper; 17, 18

Sautet Philippe; 7

Schneider J. Jorg; 27, 28

Selamet Yusuf; 33, 34

Senkan Selim; 21, 22

Shanks Brent; 47, 48

Soyaslan Ş. Elif; 51, 52

Soykal İ. Ilgaz; 64, 65

Soylu Pozan S. Gülin; 140, 141

Sümer Aslıhan; 66, 67

Ş

Şahin Alpay; 68, 69

Şahin Merve; 51, 52

Şeker Erol; 21, 22

Şen Özlem; 120, 121

Şenatalar Erdem Ayşe; 6


184

Şentürk Seda Göksu; 15, 16, 88, 89

T

Tapan Alper Niyazi; 57, 58, 138, 139

Taş Sinem; 114, 115

Taşdemir H. Mehmet; 142, 143

Taşpınar Hatice; 51, 52

Tecimer Aylin; 148, 149

Tempel Hermann; 27, 28

Tokay Cem Kenan; 100, 101, 174, 175

Toprak Atakan; 168, 169

Tuna Sevinç; 120, 121

Ü

Üner Deniz; 27, 28, 43, 44, 45, 46, 70, 71, 72, 73, 106, 107

V Vardar Orhan; 150, 151

Varışlı Dilek; 37, 38, 138, 139, 174, 175, 176, 177

Vovk E. I.; 112, 113

Y

Yaman Y. C.; 31, 32

Yaşyerli Nail; 142, 143, 162, 163

Yaşyerli Sena; 150, 151, 162, 163

Yıldırım Ramazan; 19, 20, 132, 133, 134, 135

Yıldız Özlem; 57, 58

Yılmaz Selahattin; 31, 32, 33, 34, 74, 75, 80, 81, 118, 119

Yürüm Yuda; 13, 14, 25, 26, 86, 87, 110, 111, 114, 115

Z

Za Kaan; 118, 119

Zengin Münevver Zeynep; 98, 99

Zhang Lichun; 53, 54

ÜÇÜNCÜ ULUSAL KATALİZ KONGRESİ of abstract.pdfÜÇÜNCÜ ULUSAL KATALİZ KONGRESİ T HIRD N...

Documents

Transcript of ÜÇÜNCÜ ULUSAL KATALİZ KONGRESİ of abstract.pdfÜÇÜNCÜ ULUSAL KATALİZ KONGRESİ T HIRD N...