Catalytic partial oxidation of methane to formaldehyde
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2000
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BARIŞ AKBULUT
Danışman: IŞIK ÖNAL
Özet:oz METANIN FORMALDEHİTE KISMI KATALİTİK OKSİTLENMESİ Akbulut, Barış Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof.Dr. Işık Önal Kasım 2000, 142 sayfa Bu çalışmada, bor oksit yüklemesinin magnezyum oksit, silikon dioksit ve gama alüminyum oksit gibi malzemelerin metanın formaldehite kısmi oksitlenmesi tepkimesindeki aktivitelerine etkisi deneysel ve kuramsal kuantum kimyasal yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Katalitik aktivite testleri 873K sıcaklık ve 1 atm. basınçta gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar sonunda, Magnezyum'un en yüksek metan dönüşüm değerleri ile en aktif katalizör olduğu, Silikon'un ise düşük metan dönüşüm değerlerine karşılık formaldehit üretimi açısından en uygun katalizör olduğu ortaya çıkmıştır. Silikon destekli katalizörlerde bor yüklemesi formaldehit seçiciliğini belirgin şekilde artırmıştır. Alüminyum oksit'in metan aktivasyonu açısından silikon temelli katalizörlerden daha üstün olduğu, ancak formaldehit oluşturmadığı saptanmıştır. Magnezyum oksit destekli katalizörler düşük formaldehit seçiciliği göstermiş, bor yüklemesi bu seçiciliği az miktarda artırmıştır. Yarıampirik MOPAC- AMI, PM3 ve yoğunluk fonksiyonu hesaplamaları ilemetanın formaldehite bor, bor-silikon ve bor-aluminyum oksit katalizör üzerinde kısmi oksitlenmesi simüle edilmiştir. Sonuçlar, tepkimenin katalizör üzerine oksijen soğurulması ile başladığını, ve sırasıyla metil radikali oluşumu, metanol oluşumu, metoksi radikali oluşumu basamaklarından geçerek formaldehit ve su oluşturduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçlara göre metanol ve formaldehit oluşumu basamakları bir hayli ısı veren tepkimelerdir ve aktifleşme enerjileri düşüktür. Radikal oluşumu basamakları ise daha yüksek aktifleşme enerjisine sahip ve ısı alan tepkimelerdir. MOPAC-AM1 yöntemi kullanılarak yapılan hesaplamalarda ayrıca, formaldehitin bor-silikon üzerinde bor-aluminyum oksit'e göre daha kolay oluştuğu ve bor-aluminyum oksit'in formaldehiti bor ve bor-silikon'a göre daha kolay oksitlediği gösterilmiştir. Bu sonuçlar, kaynaklarda ve bu çalışmada elde edilen deneysel verilerle iyi bir uyum içindedir. Anahtar Sözcükler: Metanın Kısmi Oksitlenmesi, Formaldehit, Silikon Temelli Katalizörler, Bor Oksit, MOPAC-PM3, MOPAC- AMİ, Yoğunluk Fonksiyonu Kuramı, Yarıampirik Kuantum Kimyasal Hesaplamalar, Metanol. vı