Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı

A density functional theory study of catalytic epoxidation of ethylene and propylene

Etilen ve propilenin katalitik epoksidasyonunun yoğunluk fonksiyon teorisi (DFT) çalışması

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 255449 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

The reactions which give the products ethylene oxide, vinyl alcohol, vinyl aldehyde and vinyl radical for ethylene oxidation and the reactions which give propylene oxide, propanal, acetone and pi-allyl radical for propylene oxidation were investigated by using Density Functional Theory (DFT) method with B3LYP/LanL2DZ and 6-31g(d,p) basis sets in Gaussian?03 software. Silver and silver oxide were used as catalyst surface cluster models. Surface comparison was made for silver (111), (110) and (100) surfaces. Ethylene oxidation reaction was studied on these silver surfaces. Oxygen effect on ethylene oxide formation reaction was also investigated on silver (111) surface. Ethylene and propylene oxidation reactions were completed on both Ag13(111) and Ag14O9(001) surface clusters. VASP software which utilizes periodic plane wave basis sets was also used to compare trends of reactions for ethylene and propylene oxidations obtained by using Gaussian?03 software.According to results, silver (110) surface is more active for ethylene oxide formation than (111) and (100) surfaces. Hill site of (110) surface is much more active than hollow site of (110) surface since oxygen atom weakly adsorbed on hill site. Ethyl aldehyde and vinyl alcohol can not be formed on Ag(111) surface because of those higher activation barriers while ethylene oxide can be formed on cluster. Activation barrier for ethylene oxide formation decreases with increasing oxygen coverage on Ag(111) surface. Ethylene oxametallocycle intermediate molecule was not formed on Ag2O(001) surface while it is formed on surface oxide structure on Ag(111). Ethyl aldehyde and vinyl alcohol are not formed on silver oxide (001) surface.For propylene oxidation, ?-allyl formation path has the lowest activation barrier explaining why silver is not a good catalyst for the propylene oxide formation while it is a good catalyst for the ethylene oxide formation. This situation is valid for silver oxide. Propylene oxide selectivity increased in the gas phase oxidation. The qualitative relative energy trend obtained by VASP software is the similar with that of calculations obtained by using GAUSSIAN?03 software.

Summary:

Etilen oksidasyonu için etilen oksit, vinil alkol, vinil aldehit ve vinil radikalini veren tepkimeler ve propilen oksidasyonu için propilen oksit, propanal, aseton ve pi-alil radikalini veren tepkimeler Yoğunluk Fonksiyon Teorisi (DFT) metodu ve B3LYP/LanL2DZ ve 6-31g(d,p) fonksiyon setleri Gaussian'03 yazılımı kullanılarak incelenmiştir. Katalizör yüzey modelleri olarak gümüş ve gümüş oksit yüzeyleri kullanılmıştır. Gümüş (111), (110) ve (100) yüzeyleri için yüzey karşılaştırması yapılmıştır. Etilen oksit tepkimesi bu yüzeyler üzerinde çalışılmıştır. Gümüş (111) yüzeyi üzerinde etilen oksit üretimi üzerine oksijen miktarının etkisi incelenmiştir. Etilen ve propilen oksidasyon tepkimeleri hem Ag13(111) yüzeyi ve hem de Ag14O9(001) yüzeyi üzerinde tamamlanmıştır. Etilen ve propilen oksidasyonları için tepkimelerin eğilimlerini karşılaştırmak için devamlı sonsuz bir yapı kullanan VASP yazılımı da kullanılmıştır.Sonuçlara göre, (111) yüzeyi gümüş katalizörü için en dengeli yüzeydir. (110) yüzeyi etilen oksit üretimi için (111) ve (100) yüzeylerinden daha aktiftir. (110) yüzeyinin tepe kısmı çukur kısmından daha aktiftir. Etilen oksit yapı üzerinde oluşabilirken, etil aldehit ve vinil alkol yüksek aktivasyon bariyerleri nedeniyle Ag(111) yüzeyi üzerinde oluşmamaktadırlar. Etilen oksit oluşumunun aktivasyon bariyeri artan oksijen miktarı ile azalmaktadır. Etilen okzametalköprüsü ara ürünü Ag(111) yüzeyi üzerinde oluşurken Ag2O(001) yüzeyi üzerinde oluşmamaktadır. Etil aldehit ve vinil alkol yüksek aktivasyon bariyerleri nedeniyle Ag2O(001) yüzeyi üzerinde de oluşmamaktadırlar.Propilen oksidasyonu için, pi-alil üretimi tepkimesinin en düşük aktivasyon bariyerine sahip olması gümüşün neden etilen oksit üretimi için iyi bir katalizör olup propilen oksit üretimi için iyi bir katalizör olmadığını açıklar. Bu durum gümüş oksit içinde geçerlidir. Propilen oksit seçiciliği gaz faz oksidasyonu ile artmaktadır. VASP yazılımı kullanılarak elde edilen tepkimelerin nitelik bakımından göreli enerji eğilimleri Gaussian'03 yazılımı kullanılarak elde edilen ile benzerdir.