Poliaminoboran ve polietilenglikol katkılı antep fıstığı kabuğu esaslı aktif karbonun CO₂ yakalama ve boyar madde adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of CO₂ capture and dye adsorption of pistachio shell-based activated carbon modified with polyaminoborane and polyethylene glycol
- Tez No: 1002361
- Danışmanlar: PROF. DR. TARIK EREN, PROF. DR. MÜGE SARI YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Chemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizikokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, çevresel uygulamalarda kullanılmak üzere sürdürülebilir adsorban malzemeler geliştirmek amacıyla, Antep fıstık kabuğu atıkları azot atmosferi altında 800 °C'de piroliz edilerek aktif karbonlar sentezlenmiştir. Üç farklı karbon malzeme elde edilmiştir: saf aktif karbon (AC1), %1 (a/a) oranında poliaminoboran (PAB) ile modifiye edilmiş aktif karbon (AC2) ve %1 (a/a) oranında polietilen glikol (PEG) ile modifiye edilmiş aktif karbon (AC3). Sentezlenen aktif karbonlarda PAB, bor–azot esaslı bir öncü olarak görev yaparken, PEG yapıya oksijen açısından zengin fonksiyonel gruplar kazandırmıştır. FTIR, BET, XPS ve SEM analizleri ile gerçekleştirilen kapsamlı karakterizasyon çalışmaları, tüm numunelerin 2,35–3,45 m²/g aralığında yüzey alanına sahip olduğunu ve farklı yüzey kimyalarına sahip mezogözenekli yapılar oluşturduğunu ortaya koymuştur. AC2 numunesinde karakteristik B–N ve B–O bağları gözlemlenirken, AC3 numunesi PEG kaynaklı hidroksil ve karbonil fonksiyonel gruplar açısından zengin bir yüzey kimyası sergilemiştir. Bu farklı yüzey özellikleri, aktif karbonların CO₂ adsorpsiyonu ve boyar madde giderim mekanizmalarında farklı davranışlar göstermesine olanak sağlamıştır. Metilen Mavisi (MB) ve Kongo Kırmızısı (CR) boyaları kullanılarak gerçekleştirilen adsorpsiyon deneyleri, yüzey kimyasının adsorpsiyon performansını belirlemede yüzey alanına kıyasla daha baskın bir rol oynadığını göstermiştir. AC1 numunesi en yüksek MB giderim verimini (%76,1) sağlarken, daha yüksek gözenek hacmine (0,010 cm³/g) ve artan hidrofilikliğe sahip olan AC3 numunesi en yüksek CR adsorpsiyon performansını (%91) sergilemiştir. CO₂ yakalama testleri, adsorbanların çift fonksiyonlu karakterini doğrulamış olup, AC2 numunesi bor–azot aktif bölgeleri ile artan yüzey bazikliğinin sinerjik etkisine atfedilen en yüksek CO₂ tutma kapasitesini (1,90 mmol g⁻¹) göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, heteroatom katkılı ve atık kaynaklı karbon malzemelerin boya adsorpsiyonu ve CO₂ yakalama yeteneklerini etkili bir şekilde bir araya getirebildiğini ve atık su arıtımı ile sera gazı azaltımına yönelik çok işlevli, sürdürülebilir malzemelerin geliştirilmesi için umut vadeden bir yaklaşım sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, sustainable adsorbent materials were developed from pistachio shell waste for environmental applications. Activated carbons were synthesized via pyrolysis under a nitrogen atmosphere at 800 °C. Three different carbon materials were obtained: pristine activated carbon (AC1), activated carbon modified with 1 wt% polyaminoborane (PAB) (AC2), and activated carbon modified with 1 wt% polyethylene glycol (PEG) (AC3). While PAB acted as a boron–nitrogen precursor introducing heteroatom functionalities, PEG contributed oxygen-rich functional groups to the carbon structure. Comprehensive characterization using FTIR, BET, XPS, and SEM revealed that all samples possessed mesoporous structures with surface areas ranging from 2.35 to 3.45 m²/g and distinct surface chemistries. AC2 exhibited characteristic B–N and B–O bonding configurations, whereas AC3 showed abundant hydroxyl and carbonyl functionalities derived from PEG modification. These differences in surface chemistry significantly influenced the adsorption behavior of the materials toward both carbon dioxide and organic dyes. Adsorption experiments using Methylene Blue (MB) and Congo Red (CR) demonstrated that surface chemistry played a more dominant role than surface area in determining adsorption performance. AC1 achieved the highest MB removal efficiency (76.1%), while AC3 exhibited superior CR adsorption (91%), attributed to its larger pore volume (0.010 cm³/g) and enhanced hydrophilicity. CO₂ capture studies confirmed the dual-functional nature of the adsorbents, with AC2 showing the highest CO₂ uptake capacity (1.90 mmol g⁻¹), which was attributed to the synergistic effect of boron–nitrogen active sites and increased surface basicity. Overall, the results highlight that heteroatom-doped, waste-derived carbon materials can effectively combine dye adsorption and CO₂ capture capabilities, offering a promising route toward the development of multifunctional and sustainable materials for wastewater treatment and greenhouse gas mitigation.
Benzer Tezler
- Synthesis of functional polyaminoboranes and their applications
Fonksiyonel poliaminoboran sentezi ve uygulamaları
MERT BURAK ŞEN
