Synthesis and characterization of lithium triborate by different synthesis methods and their thermoluminescent properties
Farklı sentez yöntemleri ile lityum triborat sentezi ve karakterizasyonu ve ısısal ışıldama özellikleri
- Tez No: 237633
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLHAN ÖZBAYOĞLU, YRD. DOÇ. DR. AYŞE YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 264
Özet
Lityum triborat, (LiB3O5, LBO), teknolojik olarak önemli bir madde olup, doğrusal olmayan optik malzemeler ve akustik yüzey dalgaları belirleyici gibi kullanım alanlarına sahiptir. Ayrıca, bu maddenin son zamanlarda etkin bir ısısal ışıldama maddesi olarak kullanılabileceği ortaya çıkmıştır.Dozimetrik kullanıma yönelik LiB3O5 dört farklı sentez yöntemi ile üretilmiştir; bunlar katı hal yüksek sıcaklık, mikrodalga katı hal, mikrodalga yardımlı yüksek sıcaklık katı hal ve çöktürme yardımlı yüksek sıcaklık katı hal sentez yöntemleridir. Sentezin ardından, ısısal ışıldama özelliklerini arttırmak için LiB3O5'a metal oksitler katkılanmıştır.Ürünlerin karakterizasyonu ve tanımlamaları, X-ışını difraktometresi (XRD), kızıl ötesi analiz (FTIR), Diferansiyel Termal Analiz (DTA), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Parçacık Boyut Analiz yöntemleri ile belirlenmiştir. Işıma eğrileri ısısal ışıldama (TL) okuyucu ile elde edilmiştir.Uygulanmış olan dört farklı sentez yöntemi arasında, katı hal yüksek sıcaklık yöntemi, yüksek sıcaklığa ve uzun sentezleme süresine ihtiyaç duymaktadır. Bu nedenle, sentez sıcaklığı, sentezleme süresi ve başlangıç maddelerinin, LiB3O5 üretimine olan etkileri araştırılmıştır. LiB3O5 710 °C'de, 4 saat ısıtma işlemiyle üretilebilmiştir. Kullanılmış olan başlangıç maddeleri arasında, Li2CO3 ve H3BO3 kombinasyonunun maliyetleri açısından olduğu kadar faz saflığı açısından da LiB3O5 sentezi için en uygun olduğu bulunmuştur.Mikrodalga enerjisi ile LiB3O5 sentezi başarısız olmuştur. Buna karşın, termal hızlandırıcı olarak su, üre ve sukrozun ayrı ayrı başlangıç maddelerine mikrodalga öncül ısıtma işlemi sırasında eklenmesiyle, LiB3O5 mikrodalga yardımlı katı hal sentez yöntemi ile sentezlenebilmiştir. Mikrodalga ve konvansiyonel fırının birbiri ardına kullanılması sentez süresini azaltmıştır. LiB3O5 kristalleşmesinin en iyi başlangıç karışımına % 40 sukroz eklenmesi ile olduğunu göstermiştir.LiB3O5 sentezi için en iyi yöntem çöktürme yardımlı yüksek sıcaklık katı hal metodu olarak bulunmuştur. Bu yöntemin, bu tezde uygulanmış diğer yöntemler ile elde edilmiş olan ve literatürde sunulmuş olan LiB3O5 göre daha yüksek faz saflığı sağladığını göstermiştir. Bu method, basit ve daha az enerjiye ihtiyaç duyması nedeniyle daha ilgi çekicidir.LiB3O5'a ısısal ışıldama özelliklerinin geliştirilmesi için nadir toprak oksitler, CuO ve Al2O3 eklenmiştir. Çöktürme yardımlı yüksek sıcaklık katı hal sentez yöntemiyle sentezlenmiş olan LiB3O5'ta ağırlıkça %5 oranında alüminyum oksit katkılanarak elde edilen madde en iyi TL özelliği vermiştir. LiB3O5 maddesinin başlıca dozimetrik özellikleri incelendiğinde, LiB3O5'nun zehirli olmaması, insan dokusuyla eşdeğer atomik yapıya sahip olması ve insan vücudundaki sıvılara duyarsız olması nedeniyle, dozimetrik amaca, tıbbi ve radyoterapik uygulamalara uygun olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Lithium triborate, (LiB3O5), is a technologically important material for diverse applications, such as nonlinear optical materials and surface acoustic wave devices or, etc. Furthermore, it is suggested as an efficient thermoluminescent material.LiB3O5, suitable to dosimetric usage, was produced by different synthesis methods which were high temperature solid state reaction, microwave solid state reaction, microwave assisted high temperature solid state reaction and precipitation assisted high temperature solid state reaction. After the synthesis, metal oxides were doped into LiB3O5 to enhance its thermoluminescent properties.Identification and characteristics of LiB3O5 were determined by X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infra red (FTIR) analyses, Differential Thermal Analyses (DTA), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Particle Size Analyzer. The glow curves were obtained by using thermoluminescent (TL) reader.Among four different synthesis methods applied, high temperature solid state method needs very high temperatures and long duration of heating. Therefore, the effect of the reaction temperature, the time intervals, and also starting materials on production of LiB3O5 were investigated. Characterization studies indicated that LiB3O5 could be produced at 710 °C for 4 hours. Among the starting materials used, Li2CO3 and H3BO3 combination was found the most suitable for the synthesis of LiB3O5 considering phase impurity as well as cost.LiB3O5 synthesized by microwave energy was unsuccessful. However, LiB3O5 could be synthesized by microwave assisted synthesis method by adding distilled water, urea and sucrose separately as thermal auxiliaries in microwave pre-heating step. The use of microwave and conventional ovens subsequently shortened the duration of heating. The crystallinity of LiB3O5 was the best in 40 % sucrose addition to initial mixture.The best method for synthesis of LiB3O5 has been found as precipitation assisted high temperature solid state method. This method yields LiB3O5 with higher phase purity as compared to these produced by other methods applied in this thesis and reported in the literature. It seems to be rather attractive since it is simple and needs less energy.Rare earth metal oxides, CuO and Al2O3 were added to LiB3O5 as activators to improve its TL properties. LiB3O5 synthesized by precipitation assisted high temperature solid state reaction and doped by 5 % wt Al2O3 showed the best TL property. Its main dosimetric characteristics revealed that LiB3O5 seemed to be suitable to medical and radiotherapy applications, since it was non-toxic, tissue equivalent, and chemically inert to body fluids.
Benzer Tezler
- Synthesis of rare-earth doped lithium triborate
Nadir toprak elementleri ile katkılanmış lityum triborat sentezi
BURCU ARDIÇOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Bölümü
PROF.DR. GÜLHAN ÖZBAYOĞLU
Y.DOÇ.DR. AYŞEN YILMAZ
- Synthesis and characterization of lithium tetraborate and lithium triborate phosphors doped with metals and their thermoluminescence properties
Lityum triborat ve lityum tetraborat fosforlarının sentezi, termolüminesans özellikleri ve karakterizasyonu
MUZAFFER GENÇAY ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN YILMAZ
- Synthesis and characterization of lithium tetraborate doped witj metals
Metal katkılı lityum tetraborat sentezi ve karakterizasyonu
ESİN PEKPAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. GÜLHAN ÖZBAYOĞLU
YRD. DOÇ. DR. AYŞEN YILMAZ
- Lityum polimer pillerde kullanım amaçlı lityum iyon iletken nanokompozit elektrolitlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of lithium ion condunting nanocomposite electrolytes for use in lithium polymer batteries
MEHMET KAYNAK
- Synthesis and characterization of silica based ionogels as solid state electrolyte for Li-ion polymer batteries
Li-iyon polimer piller için katı-hal elektrolit olarak silika temelli iyonojellerin sentezi ve karakterizasyonu
FATOŞ KOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİLAY GİZLİ
