Oxidative coupling of methane using superconductor and semiconductor type catalytic materials
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 1995
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: YEŞİM ERARSLANOĞLU
Eş Danışman: TİMUR DOĞU, IŞIK ÖNAL
Özet:öz METAN'IN SÜPERİLETKEN VE YARIİLETKEN TİPİ KATALİTİK MALZEMELER KULLANILARAK OKSİDASYONU Erarslanoğlu, Yeşim Doktora, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Işık önal Ortak Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Timur Doğu Temmuz 1995, 370 sayfa Metan'ın etan ve etilen gibi yüksek hidrokarbonlara oksidasyonu doğal gazın kimyasal kullanımı açısından enteresan bir alternatif olmaya başlamıştır. Bu araştırmanın amacı, metanın oksidasyonu tepkimesi için yüksek seçicilikte ve verimde yeni katalitik malzemeler araştırmaktır. Bu çalışmada, süperiletken tipi oksitler, La2CuÖ4, La1.gBao.2CuO ve YBa2Cu307-x; n- tipi yarıiletken oksit M^Os, ve p-tipi yarıiletken oksitler NbO, Y2O3, Na/Y203 (1:10 mol), Na/Y203 (1:1 mol), Sr/Y203 (1:10 mol), Mg/Y^ (1:1 mol) metanm oksidasyonu için denenmişlerdir. Bütün deneylerde, oksijen ve metan helyum içerisinde ve birlikte besleme yoluyla reaktöre verilmiştir. Süperiletken tipi katalizörler kullanılarak yapılan deneylerde, oksijen kısmi basma 0.5 kPa ile 9.1 kPa arasında parametre olarak değiştirilmiş, bu esnada metanm kısmi basıncı ve sıcaklık sırasıyla 18 kPa ve 1023 K'de sabit tutulmuştur. Metanm kısmi basıncı 18 kPa'da sabit tutularak oksijen kısmi basıncı artırılmış ve daha yüksek metan dönüşümü ve daha düşük C2+ seçicilikleri elde edilmiştir. İki katalizörün, La1.gBao.2CuO ve La2CuO« in performansları karşılaştırdığında seçicilik sonuçları La2Cu04 yapışma Ba yerleştirilmesinin pozitif bir etkisi olduğunu göstermiştir. Benzerşekilde, P^ /P02 = 6 iken La, Y ve Ba ile yer değiştirdiğinde seçicilik değerleri önemli ölçüde artarak % 86.3'e ulaşmıştır. Yarıiletken tipi katalizörler kullanılarak yapılan deneylerde P^ /P02 oram 2 ile 1 12 arasında değiştirilmiştir. Deneysel sonuçlar C2+ seçicilik performansı ve elektronik özellikler arasında (p-tipi ya da n-tipi iletkenlik) kuvvetli bir korelasyon göstermektedir, n-tipi ND2O5 ve p-tipi NbO katalizörlerinin seçicilik değerlerinin sabit metan dönüşümünde mukayesesi ile NbO katalizörünün n-tipi Nb205 katalizörüne göre önemli bir üstünlük gösterdiği bulunmuştur (örnek olarak, % 0.64 metan dönüşümünde % 95.92 C2+ seçiciliğine karşı % 23.08 C2+ seçiciliği bulunmuştur). Bu çalışmada, yeni p-tipi karışık oksit malzemeleri Sr+2, Mg+2, Na+ gibi dopant iyonlarının Y2O3 malzemesinin p-tipi oksit kristal yapışma yerleştirilmesiyle elde edilmiştir. Deneysel sonuçlar, Sr+2 eklenmesinin hem C2+ verimim hemde seçiciliğim önemli miktarda artırdığını ve en iyi sonucu verdiğini göstermiştir. Halbuki n-tipi Nb2Üs katalizörü en düşük aktivite ve seçiciliğe sahiptir. Bütün deneylerde oksijen kısmi basıncı arttırıldığında metan dönüşümü artmış, öte yandan C2+ seçiciliği azalmıştır. Anahtar kelimeler: metanın oksidasyonu, etilen üretimi, süperiletken tipi katalizörler, yarıiletken tipi katalizörler, n-tipi yarıiletkenler, p-tipi yarıiletkenler, dope edilmiş p-tipi oksitler. vı