Amin Borandan Hidrojen Üretilmesi için Paladyum Nanoparçacıkları Eklenmiş Politiyofenin Hazırlanması ve Karakterize Edilmesi

Abstract

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.

Nowadays, nanostructured catalysts gain great attention due to their high catalytic activities in various types of reactions. For this reason more efforts have been devoted to develop more efficient ways to produce catalysts with desired sizes. To prepare an effective nanocatalyst, one of the main parameter is to prepare proper support materials. It keeps the activity constant by preventing nanoparticles from agglomeration and increases the reuse performance by giving easy isolation properties. Among the support materials, polymers can be considered as good candidates due to their cheap and easy preparation ways and stabilites. Hydrogen energy is considered as one of the most promising green energy resources. Therefore, the design and production of proper catalysts, which can be used in the production of hydrogen from the storage materials is so important. Among the solid hydrogen storage materials like metal hydrides, chemical hydrides, organic molecules, metal organic frameworks and carbon nanotubes, ammonia borane (AB) considered as one of the most effective hydrogen storage material. The hydrogen content of AB is 19.6 wt % and it is nontoxic and stable under air and water. With the usage of suitable and effective catalyst, it is possible to take all hydrogen from AB at moderate conditions. For this reason, production of highly efficient catalysts to enhance the catalytic parameters in the production of hydrogen from AB is of great importance for the development of hydrogen energy and its extensive usage. In this thesis, to produce catalyst for hydrogen generation from aqueous AB under mild condition a novel support material, polythiophene, was used to immobilize the palladium nanoparticles by using a wet impregnation method. The prepared catalyst shows good catalytic activity at 25 °C. An initial turnover frequency (TOF) value is calculated as 28.9 min-1. Furthermore, PdNPs, which are loaded on polythiophene support, show high stability and reuse property.