Geri Dön

Synthesis of vertically aligned cnt arrays using liquid based precursors and their functionalization by conjugated polymers

Sıvı bazlı prekürsörler kullanılarak yüzeye dik karbon nanotüp sentezi ve konjuge polimerler ile işlevselleştirmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 276986
  2. Yazar: BERİL BAYKAL
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ERMAN BENGÜ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 126

Özet

Bu çalışmanın ilk bölümünde, yüksek kaliteli yüzeye dik karbon nanotüp sentezi yeni bir yöntem olan solusyon bazlı katalizör prekürsörlerle alkol ile catalize edilmiş kimyasal buhar çöktürme metodu kullanılarak gerçektirilmiştir. Bu amaçla, solusyon bazlı farklı yöntemler geliştirilmesi ? - Fe(NO3)3.9H2O karışımlarından başlayarak katalizör prekürsörlerinin alüminyum ve demir nitrat su bazlı solüsyonlarının karışımlarının hazırlanmasını kapsar. Bu solusyonların ayrı bir şekilde kat kat Si(100) alt taşı üzerine uygulanması, yüksek kaliteli ve yoğunluğu fazla yüzeye dik karbon nanotüp senteziyle sonuçlanmıştır. Metal nitrat prekürsör solüsyonlarının konsantrasyonunu değiştirerek, yüzeye dik karbon nanotüplerin yoğunluğunun ve kalitesinin katalizör katmanlarına bağlılığı araştırılmış, su damlasıyla kontak açısı ölçme yöntemiyle karakterizasyonu yapılmıştır. Yoğunluğu daha fazla olan yüzeye dik karbon nanotüplerin yüksek kontak açısı değerleri verdigi belirlenmiştir. Ayrıca karakterizasyonda Geçişli Elektron Mikroskopu (TEM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Elektron Enerji Dağılım X-ışını (EDX) ve Raman spektroskopisi kullanılmıştır. Bazı numunerlerin super-hidrofobik oldukları hatta yarım saat sonra bile suya karşı bu özelliklerini korudukları saptanmıştır. Bunların sonucunda, en fazla yoğunlukta yüzeye dik karbon nanotüpü eldesi için en etkili katalizör katmanı hazırlama tekniği alüminyum nitrat ve demir nitrat sulu solusyonlarının ardarda katmanlar halinde oxidize edilmiş Si(100) yüzeylerine uygulanması olduğu sonucuna varılmıştır.Bu çalışmanın ikinci bölümünde, sentezlenen karbon nanotüplerin su ortamında iyi dispersiyonun sağlanması amacıyla işlevselleştirme uygulanmıştır. Bunun sonucunda, karbon nanotüplerin kalıcı dispersiyonu için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yaklaşımda, karbon nanotüp duvarlarını, kovalent olmayan işlevselleştirilme yöntemi ile konjuge polimer nanotanecikleri (Conjugated Polymer Nano Particles, CPNs) kullanılarak suda karbon nanotüplerin iyi dispersiyonu sağlamıştır. Karbon nanotüplere takılmış konjuge polimerin karakterizasyonu SEM, EDX, TEM, UV-VIS, Floresan mikroskopi ve Raman kullanılarak yapılmıştır. Polimer zincirlerinin karbon nanotüp duvarıyla etkileşimini daha iyi anlamak için iki farklı tür konjuge polimer, tek duvarlı karbon nanotüp (Single Walled Carbon Nanotube, SWCNT, satın alınarak), çok duvarlı karbon nanotüp (Multi Walled Carbon Nanotube, MWCNT, ilk bölümde belirtildiği gibi sentezlenerek) ve tavlanmış çok katlı karbon nanotüp (Annealed Multi Walled Carbon Nanotube, an-MWCNT, ilk bölümdeki sentezlenen karbon nanotüplerin tavlanmasıyla) ile THF ortamında karıştırılmıştır. Sonuçlara göre, karbon nanotüp duvarlarıyla polimerlerin kısıtlı sayıda konfigürasyonda etkileşim halinde bulunduğu önerilmektedir. Ayrıca, karbon nanotüp duvarlarındaki defekt oranının etkileşimlerin doğasında önemli bir rol oynadığı görülmüştür.Genel olarak, yoğunluğu fazla ve super-hidrofobik yüzeye dik karbon nanotüp sentezi için bu çalışmada ucuz ve etkili bir katalizör uygulaması alkol ile catalize edilmiş kimyasal buhar çöktürme kullanılarak geliştirilmiştir. Sonrasında, karbon nanotüplerin iyi dispersiyonuna konjuge polimer nanoparçacıklar kullanarak ulaşılmıştır. Son olarak, karbon nanotüpler ile konjuge polimerlerin etkileşimi deneysel yöntemlerle incelenmiştir.

Özet (Çeviri)

In the first part of this work, a new solution based catalyst precursor application method is developed for growing high quality vertically aligned carbon nanotubes arrays (VANTA) through alcohol catalyzed chemical vapor deposition (AC-CVD). For this purpose, various solution based precursor preparation routes are investigated starting from ?-Al2O3 / Fe(NO3)3.9H2O mixtures and ranging to catalyst precursors prepared by mixing aqueous aluminium and iron nitrate solutions. Application of these solutions separately layer by layer on Si(100) substrate resulted in high quality dense vertically aligned CNT arrays. By varying the metal nitrate concentration in the precursor solutions, the dependence of the density and quality of CNT arrays on the catalyst layers are investigated. The CNT array quality and density are characterized by dynamic contact angle measurements using water droplets. Higher density CNT arrays resulted in higher contact angle measurements. The chemical and structural characterizations of CNTs are also done by using TEM, SEM, EDX and Raman spectroscopy. Some of the samples are found to be super- hydrophobic even after 30 minutes of exposure to water. In this effort, application of subsequent layers of aqueous aluminium nitrate and iron nitrate on oxidized Si(100) surfaces are found to be most efficient catalyst layer preparation technique resulting in the highest density of CNT arrays.In the second part of this work, functionalization of the synthesized CNT arrays is done for the purpose of achieving good dispersibility of CNTs in aqueous media. To this end, a new approach is used to ensure stability of the CNT-water solution. In this approach, conjugated polymer nanoparticles (CPNs) are successfully used to disperse CNTs through non-covalent functionalization of the sidewalls of CNTs. The attachment of CPNs to CNTs is characterized by SEM, EDX and TEM. Moreover, interactions are investigated by UV-VIS, and Raman spectroscopy. The interaction mechanism of polymer chains with side-walls of CNTs are further scrutinized by follow-up experiments where two different conjugated polymers with brominated-alkyl and bare alkyl groups in THF media are mixed with SWCNTs (commercial), MWCNTs and an-MWCNTs (synthesized in the first part of this study). The results of this investigation suggested a limited number of docking configurations of the polymers with the CNT side-walls. Also, it is found that the defect density of the CNT side-walls play an important role in the nature of the interaction.Overall, in this work a cheap and effective route for application of catalyst is developed for the synthesis of dense, super-hydrophobic CNT arrays using AC-CVD. Then, well-dispersion of these CNTs is successfully achieved using CPNs. Finally, the nature of the interaction between conjugate polymers and CNTs sidewalls are investigated using experimental techniques.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    372520

    Dikey karbon nanotüp üretimi ve çeşitli uygulamalar için yüzey özelliklerinin incelenmesi

    Synthesis of vertically aligned carbon nanotubes and investigation of their surface properties for different applications

    ZEYNEP DALKILIÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ

  2. Tez No

    336905

    Synthesis, characterization and functionalization of vertically aligned carbon nanotube arrays

    Dik olarak hizalanmış karbon nanotüplerin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi

    GÖKÇE KÜÇÜKAYAN DOĞU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERMAN BENGÜ

  3. Tez No

    742597

    Deri içine ilaç gönderimi gerçekleştirecek polimer destekli karbon nanotüp mikro iğne dizisi fabrikasyonu

    Polymer reinforced carbon nanotube micro needles fabrication for transdermal drug delivery

    NUR ÜNVER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    KimyaAnkara Hacı Bayram Veli Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖKÇEN DEMİREL

    DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN TOLGA GÜL

  4. Tez No

    389211

    Mechanical enhancement of woven composite with vertical aligned carbon nanotubes: Investigation of interlaminar shear strength property of nano-stitched laminated composites

    Karbon nanotüpler kullanılarak kompozitlerin mekanik özelliğinin geliştirilmesi: Nano-dikişli lamine kompozitlerin lamineler arası kayma mukavemetinin incelenmesi

    İDRİS GÜRKAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ

  5. Tez No

    232962

    Karbon nanotüp sentezinde kullanılmak üzere Fe-katkılı Al2O3 seramik tozlarının ve altlıkların üretimi

    Production of Fe-doped Al2O3 ceramic powders and substrates for carbon nanotube synthesis

    YASEMİN BOZKAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Bilim ve TeknolojiAnadolu Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ENDER SUVACI

Geri Dön