A theoretical study on dry reforming of methane (CDRM) over cobalt metal
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2011
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: VASFİYE ÇİMENOĞLU
Danışman: AHMET ERHAN AKSOYLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tezin amacı, DFT hesaplamaları kullanılarak Co(111) yüzeyi üzerinde methanın karbon dioksitle reformlaması reaksiyonun (CDRM) adımlarını ve onun adsorpsiyonunu analiz etmektir. Bu bağlamda, adsorpsiyon/koadsorpsiyon reaktantları, reaksiyon ara ürünleri ve reaksiyon çalışıldı. LDOS analizi, gerektiğinde kullanıldı. Öncelikle CDRM'nin tüm reaktantlarının, bazı ürün ve yan ürünlerinin adsorpsiyon davranışları araştırıldı. CO2 Co(111) yüzeyinin tüm sitelerine adsorp edildi, fakat adsorpsiyon enerjileri ve LDOS profilleri CO2 adsorpsiyonunun güçlerinin çok düşük olduğunu gösterdi. Bunun yanında, CH4 adsorpsiyonu dengesizdir veya yüzey üzerinde dengeli olan CH3 ve H verir. CO adsorpsiyonları benzer adsorpsiyon enerjileri ile bütün siteler üzerinde güçlü bulundu. CH3 adsorpsiyonu, köprü sitesi hariç bütün siteleri üzerinde dengelidir. İlk önce köprü pozisyonuna konulan CH3, enerji optimizasyonu sonucu altıgensel sıkı istifli (hcp) pozisyona gitti. CH3 ve CO adsorpsiyonları için en uygun siteler sırasıyla, hcp ve tepe pozisyonlarıdır. Simulasyon sonuçları, O'nun sadece hcp sitesinde dengede olduğunu; öyle ki diğer sitelere adsorplanan O enerji optimizasyonu sonucu hcp pozisyona gittiğini gösterir. Çalışmanın ikinci kısmında, `C ve O' ve `CO ve CH3' koadsorpsiyon sistemleri farklı yüzey konsantrasyonları ve adsorpsiyon konfigurasyonları için çalışıldı. C ve O koadsorpsiyon çalışmaları, ilk coadsorpsiyon sistemleri arasında site rekabeti varsa enerji açısından optimize olmuş yapıların adsorbantların relatif yüzey kaplamasına çok duyarlı olduğunu; ilk coadsorpsiyon sistemleri için site rekabeti olduğunda C ve O etkileşiminin CO verdiğini ortaya çıkardı. Sonuç olarak, reaksiyon yolu ve ara basamakların aktivasyon enerjilerine ulaşmak için CH4 dehidrasyou ve CO oluşumunun TS çalışmaları yapıldı. Metanın hidrojen giderme aşaması, metanın ayrılmalı adsorpsiyonun oran belirleme ve yüzey karbonu üretme aşaması olarak olarak bulundu. CH'ın hidrojen gidermesi yüksek enerji bariyerine ve güçlü endotermikliğe sahip olduğu için, kinetik ve termodinamik açıdan elverişli değildir. Buna karşın CO oluşması ekzotermiktir, bu nedenle elverişlidir.