Browsing by Author "Kaya, Murat"

Now showing 1 - 20 of 53

Citation Count: 11
Ag nanostructures on a poly(3,4-ethylenedioxythiophene) film prepared with electrochemical route: A controllable roughened SERS substrate with high repeatability and stability
(Pergamon-elsevier Science Ltd, 2012) Dogan, Uzeyir; Kaya, Murat; Cihaner, Atilla; Volkan, Murvet; Chemical Engineering
A simple, reliable and reproducible one-step electrochemical method for the preparation of surface-enhanced Raman-active polymer-mediated silver nanoparticles (Ag NPs) on planar indium tin oxide (ITO) coated glass substrates was reported. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) film was used as a support material for dispersing nanostructured silver nanostructures on the surface homogeneously, since 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) monomer polymerizes regioregularly. The optical properties and morphologies of the silver substrates have been investigated by ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscopy and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The UV-vis and FE-SEM results revealed that the Ag nanostructures separately appeared on the PEDOT coated ITO after reduction. The effect of the thickness of PEDOT polymer film, reduction potential of silver, the concentration of silver ion solution and the amount of silver particle on the polymer film on the SERS response were studied as well as repeatability and temporal stability of prepared substrates. Brilliant cresyl blue (BCB) has been used as Raman probes to evaluate the properties of the new SERS substrates. Signals collected over multiple spots within the same substrate resulted in a relative standard deviation (RSD) of 9.34%, while an RSD of 11.05% was measured in signals collected from different substrates. The SERS-active substrates were robust and stable which lost only 5.71% of initial intensity after 1 month. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Amin borandan hidrojen üretilmesi için paladyum nanoparçacıkları eklenmiş politiyofenin hazırlanması ve karakterize edilmesi
(2017) Aljaraı, Sumaıa Ahmed Muftah; Kaya, Murat; Chemical Engineering
Günümüzde nanoyapıya olan katalizörler katalitik etkinlikleri sebebi ile oldukça yüksek ilgiye sahiptirler. Bu nedenle istenilen büyüklüğe ve etkinliğe sahip katalizörlerin hazırlanmasına yönelik prosedürlerin geliştirilmesine yönelik oldukça fazla çaba sarfedilmektedir. Etkili bir katalizör hazırlamak için başlıca etkenlerden biri uygun destek malzemesinin hazırlanmasıdır. Uygun destek malzemesi nanoparçacıkların topaklaşmasını engelleyerek katalitik aktivitenin sabit kalmasını sağlar ve kolay ayrılması ile tekrar kullanım performansını artırır. Destek malzemeleri arasında polimerler ucuz olmaları, kolay hazırlanmaları ve kararlılıkları sebebi ile iyi birer aday olarak sayılmaktadır. Hidrojen en önemli yeşil enerji kaynaklarından biri olarak bilinmektedir. Bu nedenle hidrojen depolama malzemelerinden hidrojen üretiminde kullanılmak üzere uygun kalatlizörlerin dizayn ve üretimleri oldukça önemlidir. Metal ve diğer kimyasal hidrürler, organik moleküller, metal organik kafes yapıları ve karbon nanotüpler gibi katı hidrojen depolama malzameleri arasında amin boran (AB) yüksek hidrojen bileşenine (19.6 wt %) sahip olması, kararlılığı ve toksik olmaması sebebi ile en önemli hidrojen depolama malzemesi olarak bilinmektedir. Uygun ve etkili bir katalizörün kullanılması ile yapıda bulunan tüm hidrojenin ılımlı şartlar altında alınması mümkündür. Bu sebeple amin borandan hidrojen eldesinde etkili katalizörlerin kullanımı için etkili katalizörlerin üretilmesi, hidrojen enerjisinin gelişmesi ve yaygın kullanımı için çok önemlidir. Bu tezde, amin borandan hidrolitik olarak hidrojen eldesi için katalizör olarak politiyofen destek malzemesine ıslak emdirme yöntemi ile eklenmiş paladyum nanoparçacıklarının hazırlanması için kolay bir yöntem rapor edilmiştir. Hazırlanan katalizör oda sıcaklığında amin borandan hidrojen eldesi reaksiyonunda iyi bir katalitik aktivite göstermiştir. İlk çevrim frekansı 28.9 dk-1 olarak hesaplanmıştır. Buna ek olarak, politiyofen destek malzemesi üzerine eklenmiş Pd nanoparçacıklar, kaydadeğer kararlılık ve tekrar kullanılabilme kabiliyeti göstermiştir.
Amin borandan hidrojen üretilmesi için üzerine bimetalik gümüş-bakır nanoparçacıkları eklenmiş silika kaplı kobalt ferrit manyetik nanoparçacıkların hazırlanması
(2016) Mohammed, Salma S. Abdalla; Kaya, Murat; Chemical Engineering
Hidrojen en önemli temiz enerji kaynaklarından biri olarak bilinmektedir ve mobil uygulamalar için hidrojen taşıyıcı sistemler ve bu sistemlerden hidrojen eldesini sağlayacak metodların geliştirilmesi çok önemlidir. Literatürde olarak metal hidrürler, kimyasal hidrürler, organic moleküller, metal organic kafes yapıları ve karbon nanotüpler gibi hidrojen depolama malzemeleri ile ilgili bir çok yayın bulunmaktadır.Bunlar arasında kimyasal hidrürler yüksek hidrojen depolama kapasiteleri sebebi ile büyük ilgi görmektedir. Kararlılığı ve toksik olmaması yanında kütlece 19.6 % oranında hidrojene sahip olması sebebi ile amin boran önemli bir bidrojen depolama malzemesi olarak bilinmektedir. Uygun katalizör kullanımı ile normal şartlarda 1 mol amin borandan 3 mol hidrojen eldesi mümkündür. Amin borandan hidrojen eldesinde kinetic parametrelerin iyileştirilmesi için yüksek etkiye sahip katalizörlerin heliştirilmesi, hidrojen enerjisinin mobil uygulamaları için çok önemlidir. Bunun yanında katalizörün reaksiyon ortamından ayrılması ve tekrar kullanımı, üstesinden gelinmesi gereken diğer önemli konulardır. Bu çalışmada, amin borandan hidrolitik olarak hidrojen eldesin için katalizör olarak manyetik olarak ayrılabilen CoFe2O4@SiO2 destek malzemesine ıslak emdirme yöntemi ile ekelenmiş gümüş-bakır nanoparçacıklarının hazırlanması için kolay bir yöntem rapor edilmiştir. Hazırlanan katalizör oda sıcaklığında amin borandan hidrojen eldesi reaksiyonunda mükemmel katalitik aktivite göstermiştir. İlk çevrim frekansı 146 dk-1 olarak hesaplanmıştır. Buna ek olarak, CoFe2O4@SiO2 destek malzemesi üzerine eklenmiş AgCu nanoparçacıklar, kaydadeğer kararlılık ve tekrar kullanılabilme kabiliyeti göstermiştir ve amin borandan hidrojen eldesinde 10. kullanımda bile tam çevrimde hemen hemen ilk aktivitesini korumuştur.
Amin boranın dehidrojenlenmesi için bakır nanoparçacık eklenmiş politiyofenin hazırlanması
(2017) Alablaq, Salha; Kaya, Murat; Chemical Engineering
Nanokatalizörler sahip oldukları büyük yüzey-hacim oranları sebebi ile yüksek katalitik aktivite gösteren malzemeler olarak bilinmektedirler. Koloidal nanoparçacıkların sulu çözeltileri gibi homojen nanokatalizörler ise reaksiyonun oluşması için kullanılan başlangıç maddeleri ve oluşan ürünler ile aynı fazda bulunmaktadır. Bu tip katalizörlerin heterojen katalizörlere karşı başlıca avantajı sahip oldukları yüksek seçicilik olarak sayılabilir. Ancak düşük termal kararlılıkları, ciddi metal kirliliği ve reaksiyon ortamından geri kazanımındaki zorluk homojen katalizörlerin karşılaştığı başlıca zorluklardır. Bu zorlukların üstesinden gelebilmek için heterojen nanokatalizörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür katalizörlerde metal nanoparçacıklar silika, alumiyum ve karbon temelli malzemelerin üzerine sabitlenmektedir. Günümüzde ise bazı polimer destek malzemeleri kolay ve ucuz üretim metodları sebebi ile büyük ilgi toplamaktadır. Hidrojen en önemli temiz enerji kaynaklarından biri olarak bilinmektedir. Bu sebeple metal hidrürler, kimyasal hidrürler, organik moleküller, metal organik kafesler ve karbon nanotüpler gibi hidrojen depolama malazemelerinin üretimi için birçok çalışma yapılmaktadır. Bu hidrojen depolama malzemleri arasında kimyasal hidrürler yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahip olmaları sebebi ile büyük ilgi görmektedir. Kimyasal hidrürler arasından amin boran, yüksek hidrojen depolama kapasitesi (kütlece 19.6 %), yüksek kararlılık ve düşük toksisiteye sahip olması sebebi ile büyük önem kazanmıştır. Uygun katalizör kullanımı ile ılımlı şartlarda 1 mol amin borandan 3 mol hidrojen eldesi mümkündür. Amin borandan hidrojen eldesinde kinetik parametrelerin iyileştirilmesi için yüksek etkiye sahip katalizörlerin geliştirilmesi, hidrojen enerjisinin uygulamaları için çok önemlidir. Bu tezde, amin borandan sulu ortamda hidrojen eldesi için politiyofen üzerine bakır nanoparçacıkların eklendiği katalizörün hazırlanması için uygun bir yöntem sunulmaktadır. Bunun için ilk olarak politiyofen destek malzemesi hazırlanmıştır. Daha sonra bakır iyonları ıslak emdirme yöntemi ile polimer destek malzemesinin üzerine eklenmiştir. Bu aşamadan sonra bakır iyonları sodium borohidrür kullanılarak indirgenmiş ve bakır nanoparçacıklar elde edilmiştir. Daha sonra hazırlanan katalizörün katalitik aktivitesi ortaya çıkarılmıştır. İlk çevrim frekansı 11.8 dk-1 olarak bulunmuştur. Buna ek olarak, hazırlanan katalizörün kararlılığı ve tekrar kullanılabilme kapasitesi bulunmuştur. Hazırlanan katalizör oldukça iyi kararlılık ve tekrar kullanılabilme kapasitesine sahiptir. Bakır eklenmiş politiyofen katalizörü amin boranın hidrolitik olarak dehidrojenlenmesindeki beşinci tekrar kullanımından sonra benzer aktivite göstermiştir.
Amin boranın hidrolitik dehidrojenlenmesinde kullanılmak üzere silika kaplı kobalt ferrit manyetik parçacıklar üzerine tutturulmuş bimetalik paladyum-bakır nanoparçacıkların hazırlanması ve karakterizasyonu
(2015) Al-aqbı, Talaat Hıkmat Hashım; Kaya, Murat; Cihaner, Atilla; Chemical Engineering
Metal nanoparçacıklar, son on yılda katalitik sistemlerde arzu edilen uygulamaları nedeniyle oldukça dikkat çekmiştir ve bu parçacıkların bu tür sistemlerde kullanılması homojen ve heterojen katalizörler arasında köprü görevi yapmasını, diğer bir deyişle, yarı-homojenimsi (ya da çözünür heterojen) sistemlerinin oluşturulabilmesi için umut verici olarak düşünülmektedir. Çıplak nanoparçacıklar yüksek yüzey enerjileri nedeniyle kararlı değillerdir ve katalitik dönüşüm gerçekleşirken koagüle olmaya meyillidirler. Öte yandan, filtrasyon teknikleri 100 nm'den daha küçük çapa sahip olan nanoparçacıklarını ayırmada yeterli olmamaktadır. Bu koşullar altında, pahalı ultrasantrifüj yöntemi, ürün ve katalizörü ayırmak için tercih edilmektedir. Çıplak nanoparçacıkların dezavantajlarını ortadan kaldırmak, kararlılıklarını geliştirmek, ve yeniden kullanılabilir katalizörler elde etmek için, nanoparçacıkların inorganik destek üzerinde immobilizasyonu katalitik verim için istenilen özellikleri sağlar. Yüksek hidrojen depolama kapasitesi (19.6 % wt) ve düşük molekül kütlesi sayesinde, ammonyak boranın (NH3BH3) hidrolitik dehidrojenlenmesi için nanokompozit katalizörlerde yapılan yenilikler, bu katalizörlerin katı hidrojen taşıyıcısı olarak kullanılabilmesi için gereklidir. Bu tezde, ıslak emdirme yöntemiyle, silika kaplı manyetik parçacıklar üstünde desteklenen paladyum ve bakır bimetalik nanoparçacıklarını içeren yeni ve tekrarlanabilir katalizör sistemi hazırlanmıştır. Pd2+ ve Cu2+ iyonlarının silika kaplı kobalt ferrit nanoparçacıklarına eklenmesinden sonra, NH3BH3 ile birlikte Pd2+ ve Cu2+ iyonlarının silika kaplı manyetik nanoparçacıkların yüzeyinde, yerinde indirgenmesi sonucunda istenilen nanoparçacıklar elde edilir. Nanokompozit katalizörlerin karakterizasyonu indüktif olarak eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometresi (ICP-OES), X-ışını kırınımı (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), yüksek çözünürlüklü- geçirimli elektron mikroskobu (HR-TEM) ve N2 adsorpsiyon–desorpsiyon teknikleri ile yapılmıştır. Silika kaplı kobalt ferrit (PdCuNPs/SiO2-CoFe2O4) parçacıkları üstünde desteklenen paladyum-bakır bimetalik nanoparçacıkları, oda sıcaklığında, başlangıçta 238 dk-1'lik çevrim frekansı sağlar, bu değer hem soy metal olmayan katalizörlere hem de soy metal içeren, ammonyak boranın hidrolitik dehidrojenlenmesi tepkimesinde kullanılan homojen ve heterojen katalizörlere göre daha yüksek katalitik aktiviteye sahip olduğunu gösterir. Bu katalizör sistemlerinin en önemli avantajlarından biri, katalizörün mıknatıs yardımıyla reaktör duvarında toplanabilmesi ve sürdürülebilir katalitik aktivite özelliği sayesinde, 5 defaya kadar geri dönüşümünün olması, bu katalizörün mükemmel bir şekilde yeniden kullanılabileceğini gösterir.
Citation Count: 78
Amine grafted silica supported CrAuPd alloy nanoparticles: superb heterogeneous catalysts for the room temperature dehydrogenation of formic acid
(Royal Soc Chemistry, 2015) Yurderi, Mehmet; Bulut, Ahmet; Caner, Nurdan; Celebi, Metin; Kaya, Murat; Zahmakiran, Mehmet; Chemical Engineering
Herein we show that a previously unappreciated combination of CrAuPd alloy nanoparticles and amine-grafted silica support facilitates the liberation of CO-free H-2 from dehydrogenation of formic acid with record activity in the absence of any additives at room temperature. Furthermore, their excellent catalytic stability makes them isolable and reusable heterogeneous catalysts in the formic acid dehydrogenation.
Citation Count: 25
Amine-functionalized graphene nanosheet-supported PdAuNi alloy nanoparticles: efficient nanocatalyst for formic acid dehydrogenation
(Royal Society of Chemistry, 2018) Bulut,A.; Yurderi,M.; Kaya,M.; Aydemir,M.; Baysal,A.; Durap,F.; Zahmakiran,M.; Chemical Engineering
Formic acid (HCOOH), a major by-product of biomass processing with high energy density, stability and non-toxicity, has a great potential as a safe and a convenient liquid hydrogen (H2) storage material for combustion engines and fuel cell applications. However, high-purity hydrogen release from the catalytic decomposition of aqueous formic acid solution at desirable rates under mild conditions stands as a major challenge that needs to be solved for the practical use of formic acid in on-demand hydrogen generation systems. Described herein is a new nanocatalyst system comprised of 3-aminopropyltriethoxysilane-functionalized graphene nanosheet-supported PdAuNi alloy nanoparticles (PdAuNi/f-GNS), which can reproducibly be prepared by following double solvent method combined with liquid-phase chemical reduction, all at room temperature. PdAuNi/f-GNS selectively catalyzes the decomposition of aqueous formic acid through the dehydrogenation pathway (∼100% H2 selectivity), in the absence of any promoting additives (alkali formates, Brønsted bases, Lewis bases, etc.). PdAuNi/f-GNS nanocatalyst provides CO-free H2 generation with a turnover frequency of 1090 mol H2 mol metal−1 h−1 in the additive-free dehydrogenation of formic acid at almost complete conversion (≥92%) even at room temperature. The catalytic activity provided by PdAuNi/f-GNS nanocatalyst is higher than those obtained with the heterogeneous catalysts reported to date for the additive-free dehydrogenation of formic acid. Moreover, PdAuNi/f-GNS nanoparticles show high durability against sintering, clumping and leaching throughout the catalytic runs, so that the PdAuNi/f-GNS nanocatalyst retains almost its inherent catalytic activity and selectivity at the end of the 10th recycle. © The Royal Society of Chemistry and the Centre National de la Recherche Scientifique.
Citation Count: 25
Amine-functionalized graphene nanosheet-supported PdAuNi alloy nanoparticles: efficient nanocatalyst for formic acid dehydrogenation
(Royal Soc Chemistry, 2018) Bulut, Ahmet; Yurderi, Mehmet; Kaya, Murat; Aydemir, Murat; Baysal, Akin; Durap, Feyyaz; Zahmakiran, Mehmet; Chemical Engineering
Formic acid (HCOOH), a major by-product of biomass processing with high energy density, stability and non-toxicity, has a great potential as a safe and a convenient liquid hydrogen (H-2) storage material for combustion engines and fuel cell applications. However, high-purity hydrogen release from the catalytic decomposition of aqueous formic acid solution at desirable rates under mild conditions stands as a major challenge that needs to be solved for the practical use of formic acid in on-demand hydrogen generation systems. Described herein is a new nanocatalyst system comprised of 3-aminopropyltriethoxysilane-functionalized graphene nanosheet-supported PdAuNi alloy nanoparticles (PdAuNi/f-GNS), which can reproducibly be prepared by following double solvent method combined with liquid-phase chemical reduction, all at room temperature. PdAuNi/f-GNS selectively catalyzes the decomposition of aqueous formic acid through the dehydrogenation pathway (similar to 100% H-2 selectivity), in the absence of any promoting additives (alkali formates, Bronsted bases, Lewis bases, etc.). PdAuNi/f-GNS nanocatalyst provides CO-free H-2 generation with a turnover frequency of 1090 mol H-2 mol metal(-1) h(-1) in the additive-free dehydrogenation of formic acid at almost complete conversion (>= 92%) even at room temperature. The catalytic activity provided by PdAuNi/f-GNS nanocatalyst is higher than those obtained with the heterogeneous catalysts reported to date for the additive-free dehydrogenation of formic acid. Moreover, PdAuNi/f-GNS nanoparticles show high durability against sintering, clumping and leaching throughout the catalytic runs, so that the PdAuNi/f-GNS nanocatalyst retains almost its inherent catalytic activity and selectivity at the end of the 10th recycle.
Citation Count: 48
Atomic layer deposition-SiO₂ layers protected PdCoNi nanoparticles supported on TiO₂ nanopowders: Exceptionally stable nanocatalyst for the dehydrogenation of formic acid
(Elsevier Science Bv, 2017) Caner, Nurdan; Bulut, Ahmet; Yurderi, Mehmet; Ertas, Ilknur Efecan; Kivrak, Hilal; Kaya, Murat; Zahmakiran, Mehmet; Chemical Engineering
TiO2 nanopowders supported trimetallic PdCoNi alloy nanoparticles were simply and reproducibly prepared by wet-impregnation followed by simultaneous reduction method, then to enhance their stability against to sintering and leaching atomic layer deposition (ALD) technique was utilized to grow SiO2 layers amongst these surface bound PdCoNi alloy nanoparticles (PdCoNi/TiO2-ALD-SiO2). These new nanomaterials are characterized by the combination of complimentary techniques and sum of their results exhibited that the formation of ALD-SiO2 layers protected well-dispersed and highly crystalline PdCoNi alloy nanoparticles (ca. 3.52 nm) supported on TiO2 nanopowders. The catalytic performance of the resulting PdCoNi/TiO2-ALD-SiO2 in terms of activity, selectivity and stability was investigated in the dehydrogenation of aqueous formic acid (HCOOH), which has recently been suggested as a promising hydrogen storage material with a 4.4 wt% hydrogen capacity, solution under mild conditions. The results collected from our systematic studies revealed that PdCoNi/TiO2-ALD-SiO2 nanomaterial can act as highly active and selective nanocatalyst in the formic acid dehydrogenation at room temperature by providing an initial turnover frequency (TOF) value of 207 mol H-2/mol metal;: h and >99% of dehydrogenation selectivity at almost complete conversion. More importantly, the catalytic reusability experiments separately carried out with PdCoNi/TiO2-ALD-SiO2 and PdCoNi/TiO2 nanocatalysts in the dehydrogenation of formic acid under more forcing conditions pointed out that PdCoNi/TiO2-ALD-SiO2 nanocatalyst displays unprecedented catalytic stability against to leaching and sintering throughout the reusability experiments it retains almost its inherent activity, selectivity and conversion even at 20th reuse, whereas analogous PdCoNi/TiO2 completely lost its catalytic performance. (C) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved.
Citation Count: 130
Carbon dispersed copper-cobalt alloy nanoparticles: A cost-effective heterogeneous catalyst with exceptional performance in the hydrolytic dehydrogenation of ammonia-borane
(Elsevier, 2016) Bulut, Ahmet; Yurderi, Mehmet; Ertas, Ilknur Efecan; Celebi, Metin; Kaya, Murat; Zahmakiran, Mehmet; Chemical Engineering
Herein, we report the development of a new and cost-effective nanocatalyst for the hydrolytic dehydrogenation of ammonia-borane (NH3BH3), which is considered to be one of the most promising solid hydrogen carriers due to its high gravimetric hydrogen storage capacity (19.6 wt%) and low molecular weight. The new catalyst system consisting of bimetallic copper-cobalt alloy nanoparticles supported on activated carbon was simply and reproducibly prepared by surfactant-free deposition-reduction technique at room temperature. The characterization of this new catalytic material was done by the combination of multi-pronged techniques including ICP-MS, XRD, XPS, BFTEM, HR-TEM, STEM and HAADF-STEM-line analysis. The sum of their results revealed that the formation of copper-cobalt alloy nanoparticles (d(mean) =1.8 nm) on the surface of activated carbon (CuCo/C). These new carbon supported copper-cobalt alloy nanoparticles act as highly active catalyst in the hydrolytic dehydrogenation of ammonia-borane, providing an initial turnover frequency of TOF = 2700 h(-1) at 298 K, which is not only higher than all the non-noble metal catalysts but also higher than the majority of the noble metal based homogeneous and heterogeneous catalysts employed in the same reaction. More importantly, easy recovery and high durability of these supported CuCo nanoparticles make CuCo/C recyclable heterogeneous catalyst for the hydrolytic dehydrogenation of ammonia-borane. They retain almost their inherent activity even at 10th catalytic reuse in the hydrolytic dehydrogenation of ammonia-borane at 298K. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
Citation Count: 142
Carbon supported trimetallic PdNiAg nanoparticles as highly active, selective and reusable catalyst in the formic acid decomposition
(Elsevier Science Bv, 2014) Yurderi, Mehmet; Bulut, Ahmet; Zahmakiran, Mehmet; Kaya, Murat; Chemical Engineering
Trimetallic PdNiAg nanoparticles supported on activated carbon were simply and reproducibly prepared by wet-impregnation followed by simultaneous reduction method without using any stabilizer at room temperature. The characterization of the resulting material was done by the combination of complimentary techniques and the sum of their results shows that the formation of well-dispersed 5.6 +/- 2.2 nm PdNiAg nanoparticles in alloy form on the surface of activated carbon. These carbon supported PdNiAg nanoparticles were employed as heterogeneous catalyst in the catalytic decomposition of formic acid, which has great potential as a safe and convenient hydrogen carrier for fuel cells, under mild conditions. It was found that PdNiAg/C can catalyze the dehydrogenation of formic acid with high selectivity (similar to 100%) and activity (TOF = 85 h(-1)) at 50 degrees C. More importantly, the exceptional stability of PdNiAg nanoparticles against to agglomeration, leaching and CO poisoning make PdNiAg/C reusable catalyst in the formic acid dehydrogenation. PdNiAg/C catalyst retains almost its inherent activity (>94%) even at 5th reuse in the dehydrogenation of formic acid with high selectivity (similar to 100%) at complete conversion. The work reported here also includes the compilation of kinetic data for PdNiAg/C catalyzed dehydrogenation of formic acid depending on catalyst [PdNiAg], substrate [HCOOH], promoter [HCOONa] concentrations and temperature to determine the rate expression and the activation parameters (Ea, Delta H-#, and Delta S-#) of the catalytic reaction. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
Citation Count: 8
Chromium based metal-organic framework MIL-101 decorated palladium nanoparticles for the methanolysis of ammonia-borane
(Royal Soc Chemistry, 2020) Caner, Nurdan; Yurderi, Mehmet; Bulut, Ahmet; Kanberoglu, Gulsah Saydan; Kaya, Murat; Zahmakiran, Mehmet; Chemical Engineering
Palladium nanoparticles stabilized by an MIL-101 metal-organic framework (Pd@MIL-101) are synthesized by a novel synthesis approach. A Pd@MIL-101 catalyst facilitates H(2)generation from the methanolysis of ammonia-borane with record catalytic activity (TOF = 1080 min(-1)) at room temperature. Moreover, the exceptional stability of Pd@MIL-101 makes it a reusable heterogeneous catalyst in this catalytic transformation.
Citation Count: 15
Complete Dehydrogenation of Hydrazine Borane on Manganese Oxide Nanorod-Supported Ni@Ir Core-Shell Nanoparticles
(Amer Chemical Soc, 2020) Yurderi, Mehmet; Top, Tuba; Bulut, Ahmet; Kanberoglu, Gulsah Saydan; Kaya, Murat; Zahmakiran, Mehmet; Chemical Engineering
Hydrazine borane (HB; N2H4BH3) has been considered to be one of the most promising solid chemical hydrogen storage materials owing to its high hydrogen capacity and stability under ambient conditions. Despite that, the high purity of hydrogen production from the complete dehydrogenation of HB stands as a major problem that needs to be solved for the convenient use of HB in on-demand hydrogen production systems. In this study, we describe the development of a new catalytic material comprised of bimetallic Ni@Ir core-shell nanoparticles (NPs) supported on OMS-2-type manganese oxide octahedral molecular sieve nanorods (Ni@Ir/OMS-2), which can reproducibly be prepared by following a synthesis protocol including (i) the oleylamine-mediated preparation of colloidal Ni@Ir NPs and (ii) wet impregnation of these ex situ synthesized Ni@Ir NPs onto the OMS-2 surface. The characterization of Ni@Ir/OMS-2 has been done by using various spectroscopic and visualization techniques, and their results have revealed the formation of well-dispersed Ni@Ir core-shell NPs on the surface of OMS-2. The catalytic employment of Ni@Ir/OMS-2 in the dehydrogenation of HB showed that Ni-0.22@Ir-0.78/OMS-2 exhibited high dehydrogenation selectivity (>99%) at complete conversion with a turnover frequency (TOF) value of 2590 h(-1) at 323 K, which is the highest activity value among all reported catalysts for the complete dehydrogenation of HB. Furthermore, the Ni-0.22@Ir-0.78/OMS-2 catalyst enables facile recovery and high stability against agglomeration and leaching, which make it a reusable catalyst in the complete dehydrogenation of HB. The studies reported herein also include the collection of wealthy kinetic data to determine the activation parameters for Ni-0.22@Ir-0.78/OMS-2-catalyzed dehydrogenation of HB.
Citation Count: 98
Copper(0) Nanoparticles Supported on Silica-Coated Cobalt Ferrite Magnetic Particles: Cost Effective Catalyst in the Hydrolysis of Ammonia-Borane with an Exceptional Reusability Performance
(Amer Chemical Soc, 2012) Kaya, Murat; Zahmakiran, Mehmet; Ozkar, Saim; Volkan, Murvet; Chemical Engineering
Herein we report the development of a new and cost-effective nanocomposite catalyst for the hydrolysis of ammonia-borane (NH3BH3), which is considered to be one of the most promising solid hydrogen carriers because of its high gravimetric hydrogen storage capacity (19.6% wt) and low molecular weight. The new catalyst system consisting of copper nanoparticles supported on magnetic SiO2/CoFe2O4 particles was reproducibly prepared by wet-impregnation of Cu(II) ions on SiO2/CoFe2O4 followed by in situ reduction of the Cu(II) ions on the surface of magnetic support during the hydrolysis of NH3BH3 and characterized by ICP-MS, XRD, XPS, TEM, HR-TEM and N-2 adsorption-desorption technique. Copper nanoparticles supported on silica coated cobalt(II) ferrite SiO2/CoFe2O4 (CuNPs@SCF) act as highly active catalyst in the hydrolysis of ammonia-borane, providing an initial turnover frequency of TOF = 2400 h(-1) at room temperature, which is not only higher than all the non-noble metal catalysts but also higher than the majority of the noble metal based homogeneous and heterogeneous catalysts employed in the same reaction.. More importantly, they were easily recovered by using a permanent magnet in the reactor wall and reused for up, to 10 recycles without losing their inherent catalytic activity significantly, which demonstrates the exceptional reusability of the CuNPs@SCF catalyst.
Fotokatalitik su arıtımı için nanokompozit malzeme hazırlanması
(2017) Salıhı, Nawar Razzaq Kadhım; Kaya, Murat; Chemical Engineering
Önemli sorunlardan biri olarak su kaynakları ve ilgili sıkıntılar, ekolojik su sistemlerinin sürekli olarak kirlenmesi nedeniyle önem kazanmıştır. Günümüzde, araştırmacılar organik kirleticilerin oksidasyon ile bozunmasını sağlayan gelişmiş tekniklerle ilgilenmektedirler. Sonuç olarak, yarı iletken fotokatalizör teknolojisi, bilim insanlarını çevresel ıslahın sağlanabilmesi için yönlendirmiştir. Son zamanlarda, yarı iletken fotokatalizörler içerisinde, özellikle ZnO, hava ve sudaki endüstri temelli atıkların gideriminde kullanılması nedeniyle ilgi çekmektedir. Bu fotokatalizör, düşük maliyeti, çevre dostu olması ve sürdürülebilirlik gibi uygun niteliklerinden dolayı arıtma yöntemi olarak kullanılabilir. ZnO dışında, su kirliliği arıtması için kullanılabilecek pek çok yarı iletken bulunmaktadır, ancak bu küçük parçacıklı toz halindeki fotokatalizörler için, etkili ayırma, yeniden kullanım ve dağılım hala önemli problemlerdendir. Manyetik özellik, askıda kalan katalizör parçacıklarının atık sudan başka ayırma tekniklerine gerk duymadan uzaklaştırılması için manyetik ayırımın etkili bir şekilde uygulanmasını sağlamaktadır. Manyetik özellik ayrıca fotokatalizörün sıvıda dağılımını sağlayarak katalitik reaksiyonlar için büyük yüzey alanının oluşmasına imkan verir. Bu çalışmada, yüksek aktiviteye ve iyi ayrılma özelliğine sahip fotokatalizör elde etme amacıyla, manyetik kobalt ferrit (SiO2-CoFe2O4) ve çinko oksit (ZnO) eklenmiş PEDOT (SiO2-CoFe2O4/PEDOT/ZnO) içeren manyetik olarak geri kazanımlı fotokatalizör olarak kullanılabilecek yeni bir nanokompozit malzeme üretmek için basit bir yöntem gösterilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HR-TEM), enerji dağılımlı X-ışını (EDX) nanokompozit fotokatalizörlerin karakterizasyonunda kullanılmıştır. SiO2-CoFe2O4/PEDOT/ZnO nanokompozit malzemenin fotokatalitik aktivitesi metilen mavisinin (MB) UV ışık kaynağı altında renginin giderilmesi çalışması ile test edilmiştir. ZnO, PEDOT ve ZnO/PEDOT'un fotokatalitik aktiviteleri son yapıdaki iyileştirmenin kontrol edilebilmesi için ayrıca gösterilmiştir. Sonuç olarak, PEDOT polimer kullanımı ve ZnO'in bu polimer ile sinerjik etkileşimi fotokatalitik aktiviteyi iyileştirmektedir. Fotokatalizörün yüksek aktivitesinin yanı sıra, sentezlenen SiO2-CoFe2O4/PEDOT/ZnO nanokompozit malzeme avantaj olarak manyetik özelliğe de sahiptir. PEDOT fotokatalizörün aktivitesinde iyileşme sağlamasının yanı sıra, nanokompozit yapıya manyetik özellik kazandıran manyetik nanoparçacıkların ilave edilmesine olanak sağlamaktadır.
Citation Count: 21
Functionalized polysulfide copolymers with 4-vinylpyridine via inverse vulcanization
(Elsevier Science Bv, 2019) Berk, Hasan; Balci, Burcu; Ertan, Salih; Kaya, Murat; Cihaner, Atilla; Chemical Engineering
A new series of functional polysulfide copolymers called poly(sulfur-random-4-vinylpyridine) (poly(S-r-4VP)) was synthesized via inverse vulcanization technique by ring opening polymerization of elemental sulfur in the presence of 4-vinylpyridine (4VP). The corresponding copolymers can be post functionalized by using amine group in 4VP unit to get polymers bearing various properties. Elemental sulfur was heated up to 160 degrees C and 4VP was added slowly to a clear yellowish orange colored liquid at this temperature. The reaction mixture was vitrified to form a reddish-brown polymeric material at 180 degrees C in 1 h. The products were characterized by using FTIR, NMR, and Raman spectroscopic techniques. Poly(S-r-4VP) copolymers are soluble in common solvents like dichloromethane, chloroform and tetrahydrofuran. Weight-average molecular weights of poly(S-r-4VP) copolymers with different wt% 4VP were measured by using gel permeation chromatography technique. The polysulfide copolymers with different wt% 4VP have high weight-average molecular weights with polydispersity indeces (PDI) in a range from 1.88 to 4.06 measured by gel permeation chromatography. Post functionalization of the copolymer with 50 wt% 4VP as an example was performed successfully by using alkyl bromide to get N-alkyl quaternized 4VP in polymer backbone.
Citation Count: 0
Gold-assembled silica-coated cobalt nanoparticles as efficient magnetic separation units and surface-enhanced Raman scattering substrate Lütfiye Sezen YILDIRIM1,, Murat KAYA2,∗,, Mürvet VOLKAN
(Tubitak Scientific & Technological Research Council Turkey, 2019) Yıldırım, Lütfiye Sezen; Kaya, Murat; Volkan, Mürvet; Chemical Engineering
Magnetic and optical bifunctional nanoparticles that combine easy separation, preconcentration, and efficientSERS capabilities have been fabricated with high sensitivity and reproducibility through a low-cost method. Thesegold nanoparticles attached on magnetic silica-coated cobalt nanospheres (Co@SiO2 /AuNPs) display the advantageof strong resonance absorption due to gaps at nanoscale between neighboring metal nanoparticles bringing large fieldenhancements, known as “hot spots”. The prepared particles can be controlled by using an external magnetic field,which makes them very promising candidates in biological applications and Raman spectroscopic analysis of dissolvedorganic species. The magnetic property of the prepared particles lowers the detection limits through preconcentrationwith solid-phase extraction in SERS analysis. The performance of the prepared nanostructures was evaluated as a SERSsubstrate using brilliant cresyl blue (BCB) and rhodamine 6G (R6G) as model compounds. The solid-phase affinityextraction of 4-mercapto benzoic acid (4-MBA) using bifunctional Co@SiO2 /AuNPs nanoparticles followed by magneticseparation and the measurement of the SERS signal on the same magnetic particles without elution were investigated.Approximately 50-fold increase in SERS intensity was achieved through solid-phase extraction of 8.3 × 10 −6 M 4-MBAin 10 min.
Gümüş nanoparçacık eklenmiş manyetik-pedot nanokompozit malzemenin hazırlanması ve fotokatalitik aktivitesinin incelenmesi
(2018) Belhaj, Fatma Saad Mohamed; Kaya, Murat; Chemical Engineering
Tekstil atık suları ile çevreye atılan zehirli organik malzemelerin giderilmesi çevre ıslahı açısından büyük önem arzetmektedir. Bu sebeple çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemler arasında organik kirleticilerin oksidasyon ile bozunmasını sağlayan ileri oksidasyon işlemi olarak bilinen yöntem son zamanlarda büyük ilgi görmektedir. Bu yöntemde organik kirletici, ışık ve katalizör yardımı ile parçalanarak giderim hedeflenmektedir. Bu tarz işlemlerde genellikle katalizör olarak yarıiletken TiO2 ve ZnO nanoparçacıkları kullanılmaktadır. Ancak nanoboyutlu parçacıkların işlem sonunda ayrılmasında karşılaşılan zorluklar yeni yaklaşımların geliştirilmesini zorunlu hale getirmektedir. Bu nedenle daha etkin ve üretimi kolay olan ve aynı zamanda katalizörün tekrar kullanımına imkan verebilecek malzemelerin üretilmesi büyük öneme sahiptir. Bu doğrultuda iletken polimerler, kolay üretilme ve yüksek fotokatalitik aktivite potansiyeline sahip olmaları sebebi ile oldukça ilgi çekici malzemelerdir. Bunun yanında filtreleme ve santrifüj gibi pahalı, zahmetli ve büyük hacimlerdeki kirliliklere uygulanması zor olan yöntemlere alternatif olabilecek manyetik ayırma özelliği için uygun malzemeler olarak görülmektedir. Bu çalışmanın amacı manyetik özelliğe sahip UV ışığı altında yarı iletken katalizörlerden daha aktif fotokatalizörlerin üretilmesidir. Bu doğrultuda manyetik kobalt ferrit (SiO2-CoFe2O4) ve gümüş nanoparçacık (AgNPs) içeren iletken polimerlere örnek PEDOT (SiO2-CoFe2O4/PEDOT-AgNPs) hazırlanmıştır. Elde edilen nanokompozit malzemenin etkinliği model kirletici olarak bilinen metilen mavisinin (MB) UV ışığı altında giderimi ile araştırılmıştır. Bunun yanında katalitik etkinlikteki artışı sistematik olarak kanıtlamak için TiO2 nanoparçacık, PEDOT ve SiO2-CoFe2O4/PEDOT yapılarının katalitik etkinlikleri de araştırılmıştır. Hazırlanan parçacıkların ayrıntılı karakterizasyonları yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HR-TEM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını (EDX) ve indükleşmiş eşlenmiş plazma optik emisyon spektrometrisi (ICP-OES) ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlarla, hazırlanan yeni malzemenin yarı iletken malzemelerden daha etkili bir şekilde giderimi sağladığı kanıtlanmıştır. Eklenen manyetik özellik sayesinde karmaşık ayırma yöntemlerine ihtiyaç duymadan katalizörün ortamdan ayrılması sağlanmıştır.
Gümüş nanoparçacık eklenmiş poli (N-metilanilin) kürelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
(2020) Al-bayatı, Marwah; Kaya, Murat; Akpınar, Yeliz; Chemical Engineering
İletken polimerler (CP'ler), kolay hazırlanma yöntemleri ve yarı iletken ile metallerin elektriksel özelliklerini birleştirmenin yanı sıra, düşük maliyetleri sayesinde günümüzde akademi ve endüstride büyük ilgi çekmektedir. Bu tezde, birden fazla bileşenli yapıya sahip görünür ışık altında çalışan fotokatalizör, gümüş nanoparçacık eklenmiş poli (N-metilanilin) küreler (PNMA-AgNP'ler), sırasıyla oksidatif kimyasal polimerizasyon ve sıvı emdirme yöntemleri kullanılarak hazırlanmıştır. Elde edilen parçacıkların karakterizasyonu SEM, TEM, EDX, XPS, FTIR ve ICP-OES kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre 300 nm civarında bir boyuta sahip PNMA nanoküreleri hazırlanmış ve üzerine 3 nm civarı gümüş nanoparçacıklar başarılı bir şekilde eklenmiştir. Daha sonra PNMA-AgNP kompozit malzemenin, güneş ışığı altında boya moleküllerinin bozulmasındaki etkinliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, gümüş nanoparçacıkların eklendiği PNMA küreleri, solar simulatör altında 30 dakikada %98.5 lik bir metilen mavisi giderimi sağlarken, aynı şartlarda PANI ve boş PNMA 90 dakikada sırası ile % 32 ve %44 lük bir giderim sağlamışlardır.PNMA-AgNP kompozit malzemenin yüksek fotokatalitik etki göstermesini, eklenen gümüş nanoparçacıklarının sahip olduğu yüzez plasmon etkisi ile açıklamak mümkündür. Bu özellik sayesinde yapının soğurma özelliğinin arttığı, bunun da fotokatalizörün yük ayırma verimliliğini arttırarak fotokatalitik işlem sırasında üretilen elektronlar ve boşluklar arasında yük rekombinasyon olasılığının azalmasına sebep olduğu düşünülmektedir. Elde edilen deney sonuçları, PNMA-AgNP kompozit malzemesinin, güneş ışığı altında boya moleküllerinin parçalanması için fotokatalizör olarak potansiyel uygulamaya sahip olduğunu göstermektedir.
Gümüş nanoparçacıkların yüklendiği polianilin-titanyum dioksit nanokompozit malzemenin hazırlanması ve çevre ıslahında kullanımı
(2020) Elbuzedı, Mohamed; Kaya, Murat; Tirkeş, Seha; Chemical Engineering
Son yıllarda, birçok tekstil endüstrisinin atık sularındaki zehirli ve kanserojen organik boyalardan kaynaklanan çevre kirliliği insan sağlığı için ciddi bir sorundur. Bu nedenle, atıklardaki bu boyaların giderilmesi, bu çevresel sorunun çözülmesinin bir yoludur. Bu zehirli moleküllerin zehirli olmayan bileşenlere ayrışmasını sağlamak için olası yöntemler, adsorpsiyon, ters ozmoz, çökeltme ve koagülasyon-flokülasyondur. Bununla birlikte, bu tekniklerde daha fazla işlem uygulama ihtiyacı vardır ve maliyet-etkin değildir. Bu sorunu çözebilecek çeşitli yöntemler arasında, son derece reaktif anyonları (O2−) ve radikalleri (•OH) içeren Gelişmiş Oksidasyon Süreçleri (AOP'ler), atık su arıtımında potansiyel kullanımları nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Bu reaktif oksijen türleri, yarı iletken fotokatalizörler tarafından UV veya görünür ışığa maruz kaldıktan sonra salınır. ZnO, Fe2O3, SnO2, CdS, TiO2, vb. gibi çok sayıda yarı iletken katalizör, fotokatalizlemedeki benzersiz özellikleri nedeniyle atık sudaki organik boyaları uzaklaştırmak için kullanılmıştır. Güneş ışığına dayalı fotokatalitik aktivite, çevre ıslahında kullanım için önemli bir kapasiteye sahiptir. Bununla birlikte, görünür ışınlama altında, değerlik ve iletkenlik bantları arasındaki büyük enerji farkı nedeniyle yarı iletken fotokatalizörlerin yetersiz aktivitesi hala uygulanmalarını engellemektedir. Birçok araştırmacı, güneş ışığının görünür kısmından en fazla verim elde etmek için yarı iletken fotokatalizörlere metal ve ametal iyonlarla katkılama veya eş-katkılama yaparak bant boşluklarını azaltmak için mücadele etmiştir. Metal oksit yarı iletkenlerinin yanı sıra, fotokatalizleme için görünür ışık kullanan konjüge polimer esaslı fotokatalizörler de son zamanlarda ortaya çıkan seçeneklerdir. Düşük toksisitesine, daha stabil olmasına ve düşük maliyetine ek olarak polianilin (PANI), görünür ışık aralığında yüksek soğurma katsayısına sahiptir ve üzerinde bulunan yük taşıyıcıları da yine yüksek mobiliteye sahiptirler. Ayrıca PANI, foton aydınlatması altında hem güçlü bir elektron verici hem de çok iyi bir delik alıcı malzemedir. Fotokatalitik aktiviteyi arttırmak için altın ve gümüş gibi asal metal modifikasyonları yapılabilir. Asal metal modifikasyonu, polimerin yüzeyi üzerinde yüzey plazmon rezonans etkisinin oluşumuna neden olur. Fotokatalitik malzeme yüzeyinde üretilen elektronik alan, fotokatalitik verimdeki artışın temel faktörü olarak bilinen yük (elektron-boşluk) ayırma verimliliğini artırabilir. Ag, Au ve Pt gibi metal nanoparçacıklar, fotokatalitik malzemelere eklendiğinde, yüzey elektronlarının bir arada yaptığı osilasyonlar nedeni ile oluşan yüzey plazmon rezonanstan dolayı e--h+ çiftlerinin ömrü artar. Buna ek olarak, polimer üzerinde biriken asal metaller, foton kaynaklı oluşan yük taşıyıcıların yeniden birleşme merkezleri olarak davranabilirler, bu da bu yüklerin fotokatalizör üzerinde yeniden birleşme oranlarında bir azalmaya neden olur. Metal nanoparçacıklar arasında, gümüş esaslı olan, e--h+ çiftlerinin yeniden birleşme oranlarındaki azalmayı etkileyen 320 ila 450 nm dalga boyunda yüksek yüzeyli plazmonları nedeniyle çoğunlukla tercih edilmiştir. Bu çalışmada, gümüş nanoparçacıklarla donatılmış, manyetik özelliği olan polianilin-titanyum dioksit nanoparçacık kompozit malzemesi (MNP-PANI-TiO2-AgNP) kimyasal polimerleşme sonrası sıvı emdirimi ve indirgenme işlemi ile güneş ışığı altında etkin görev yapabilecek bir katalizör hazırlanmaya çalışılmıştır. MNP-PANI-TiO2-AgNP kompozit malzemesinde bulunan her bileşenin katalitik aktiviteye olan etkisinin anlaşılması için, yalın PANI, manyetik nanoparçacıklı PANI (MNP-PANI) ve TiO2 ve manyetik nanoparçacık eklenmiş PANI (MNP-PANI-TiO2) kompozitleri aynı prosedürler uygulanarak hazırlanmıştır. Bundan sonra, hazırlanan kompoiztler, PANI-AgNPs, MNP-PANI-AgNPs ve TiO2-AgNPs oluşturmak için gümüş nanoparçacıklar ile donatıldılar. Hazırlanan katalizörlerin karakterizasyonları, Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM), Transmisyon Elektron Mikroskopisi (TEM), Enerji Dağıtıcı X-ışını Spektroskopisi (EDX), X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve Endüktif Olarak Bağlı Plazma Optik Emisyon Spektroskopisi (ICP) kullanılarak yapıldı. -OES). TiO2 nanoparçacıklarının (P25), yalın PANI, MNP-PANI, MNP-PANI-TiO2, TiO2-AgNPs, PANI-AgNPs, MNP-PANI-AgNPs ve MNP-PANI-TiO2-AgNPs kompozitlerine ait fotokatalitik aktiviteler güneş ışığı kullanarak metilen mavisinin (MB) bozulmasının takibi ile araştırıldı. Sonuçlara göre, aralarında MNP-PANI-TiO2-AgNPs kompozit malzemesi, 40 dakika içinde boyanın % 99'unun bozunmasını sağlayarak gelişmiş bir katalitik aktivite göstermiştir. Bu nedenle, görünür ışıkta aktif olabilen yüksek verimli ve stabil fotokatalizör, PANI üzerine AgNPs, MNP ve TiO2 nanoparçacıkları ilave edilerek, çevreci ve hızlı yöntemler kullanılarak elde edildi.