Geri Dön

Synthesis and characterization of mesoporous metal sulfide and metal selenide thin films using liquid crystalline mesophases

Sıvı kristal mezofazları kullanarak mezogözenekli metal sülfür ve metal selenür ince film sentezi ve karakterizasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 297749
  2. Yazar: YURDANUR TÜRKER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER DAĞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Mezogözenekli CdS, Mezogözenekli CdSe, Sıvı KristalKalıplama, Buharlaşma İndüklenmiş Kendiliğinden Oluşma, MezogözenekliTitanyumdioksit, Mezogözenekli Silika, Mesoporous CdS, Mesoporous CdSe, Liquid Crystal Templating, Evaporation Induced Self-Assembly, Mesoporous Titania, Mesoporous Silica
  7. Yıl: 2012
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 174

Özet

Bu tez çalışmasında, mezo gözenekli CdS ve CdSe sentezi sıvı kristalkalıplama (SKK) yaklaşımı kullanılarak araştırılmıştır. Tezin ilk bölümünde,[Cd(H2O)4](NO3)2/yüzey aktif (P85 = ((PEO)26(PPO)40(PEO)26)) ikili liyotropiksıvı kristal (LSK) sistemleri termal ve yapısal davranışları, mezo gözenekli CdSve CdSe'ların mezoyapılı kadmiyum sülfür (CdS) ya da kadmiyum selenür(CdSe) ince filmlerinden doğrudan sentezi yönünde araştırılmıştır. Ancak,[Cd(H2O)4](NO3)2/P85 LSK ince filmlerinin H2S atmosferi altında tepkimesiyleelde edilmiş olan mezoyapılı CdS/P85 filmler (düşük tuz konsantrasyonlarında)ısıtmaya kararlı değildir ve filmler üzerinde her zaman külçe CdO ve CdSüretmiştir. Daha yüksek metal iyonları içeren [Cd(H2O)4](NO3)2-C12EO10-CTABmezoyapılı filmleri H2S atmosferi altında büyük miktarda HNO3 üretmiştir veCdS'lerin nitratlarına geri dönüşmesine neden olmuştur.Yukarıda bahsedilen sorunların üstesinden gelmek için polimerleşebilentitanyum veya silika gibi öncüler, tuz/yüzey aktif SKK mezofazına eklenmiştir.Titanyumdioksit ve silikanın ikisi de yapıyı mezoyapılı katı halinde sertleştirerekve nitratların ortamdan termal yolla uzaklaştırılması esnasında kararlılıksağlayarak, mezoyapının çökmesini engellemiştir. Bu araştırmada,viii[Cd(H2O)4](NO3)2 ve [Zn(H2O)6](NO3)2 tuzları ve P123 ((PEO)20(PPO)70(PEO)20)ve C12EO10-CTAB çifti kullanılmıştır.Oldukça düzenli yapılı Cd(II) titanyum filmleri Ti(IV)/P123 mol oranı 60 veCd(II)/P123 mol oranı 15.0 a kadar, 1-bütanol-[Cd(H2O)4](NO3)2-P123-HNO3-Ti(OC4H9)4 karışımının döndürmeli veya daldırmalı kaplamasıyla elde edilmiştir.Mezoyapılı Cd(II)-TiO2 filmleri N2 altında H2Se gazına maruz bırakmakmezoyapılı katı titanyumdioksit kanallarında % 25 Cd(II)/Ti(IV) mol oranınakadar kararlı CdSe nanoparçacıklarını vermiştir. Mezoyapı içerisindeki metal iyon(Cd(II) ve Zn(II)) miktarını arttırmak için, C12EO10-CTAB-tuz fazlarıkullanılmıştır. Titanyumdioksit öncüsü varlığında ikili yüzey aktif-tuzsistemlerinin yakılması 57 Cd(II)/Ti(IV) ve 86 Zn(II)/Ti(IV) mol yüzdelerinekadar süngerimsi mezogözenekli CdTiO3 ve Zn2TiO4 filmleri üretmiştir.Mezogözenekli CdTiO3 ve Zn2TiO4 filmlerini H2S veya H2Se atmosferine odasıcaklığında maruz bırakmak nanokristal TiO2 gözenek duvarlarında homojenolarak dağılmış, sırasıyla, CdS veya CdSe nanokristallerini üretmiştir.Mezogözenekli Zn2TiO4 H2Se reaksiyonu nanokristal TiO2 gözenek duvarlarındakararlı ZnSe nanokristallerini üretmiştir. H2S ve H2Se atmosferi altında CdTiO3,sırasıyla, anataz ve brokayt faza ve H2Se atmosferi altında Zn2TiO4 rutayl fazadönüşümü ilk kez gözlendi.İkili yüzey aktif (C12EO10-CTAB)-tuz mezoyapısına silika öncüsü eklemekmezoyapılı tuzlu-silika, ve yakılması süngerimsi mezogözenekli silika-metal oksit(mezo-SiO2-CdO ve mezo-SiO2-ZnO) ince filmlerini üretmiştir. Yaklaşık yüzdeyüz ve yüzde elli oranlarına kadar, SiO2 gözenek duvarları üzerinde CdO ve ZnOnano-adalarıyla kaplanabilir. Mezogözenekli SiO2-CdO ve SiO2-ZnO incefilmlerini oda sıcaklığında H2S ve H2Se atmosferine maruz bırakmakmezogözenekli SiO2-CdS, SiO2-CdSe, SiO2-ZnS, ve SiO2-ZnSe ince filmlerinsentezini sağlamıştır. MS veya MSe nanoplakaları mezogözenekli silika gözenekduvarlarını, MO öncülerinin gözenek morfolojilerini koruyarak, homojenkaplayabilir. H2S ve H2Se reaksiyonları yavaştır ve reaksiyon mekanizması vekinetiği UV-Vis soğurma spektroskopisi ve EDS kullanılarak izlenebilir. Buveriler, tepkimenin MO nanoplakalarının üst yüzeyinden başladığını ve Si-O-Mbağının kırılmasına kadar devam ettiğini göstermiştir. Son olarak, mezo-SiO2-CdSve mezo-SiO2-CdSe filmlerin SiO2 duvarları, mezogözenekli CdS (mezo-CdS) vemezogözenekli CdSe (mezo-CdSe) üretmek için seyreltilmiş HF çözeltisindeaşındırma yoluyla uzaklaştırılmıştır. Mezo-CdS yüzeyi PEI (polietilenimin)kullanılarak modifiye edilerek fotonlu ışıma yapabilen mezo-CdS elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, synthesis of the mesoporous CdS and CdSe by using of liquidcrystalline templating (LCT) approach has been investigated. In the first part ofthe thesis, the thermal and structural behavior of the [Cd(H2O)4](NO3)2/surfactant(P85 = ((PEO)26(PPO)40(PEO)26)) binary lyotropic liquid crystalline (LLC)systems have been investigated towards synthesis of the mesoporous cadmiumsulfide, CdS, or cadmium selenide (CdSe) directly from the mesostructured CdS(or CdSe) thin films. However, the mesostructured CdS/P85 films (at low saltconcentrations), which were obtained by reacting [Cd(H2O)4](NO3)2/P85 LLCthin films under H2S atmosphere, are not stable to calcination process and alwaysproduced bulk CdO and CdS domains over the thin films. More metal ioncontaining [Cd(H2O)4](NO3)2-C12EO10-CTAB mesostructured films produced vastamount of HNO3 under the H2S atmosphere and caused decomposition of CdSback to their nitrates.To overcome above problems, a polymerizing agent, such as titania or silicaprecursors have been added to salt/surfactant LLC mesophase. Both titania andsilica overcame the collapse of the mesophase by rigidifying the structure intomesostructured solid and also by providing stability for a thermal removal ofnitrates from the medium. For this investigation, both [Cd(H2O)4](NO3)2 and[Zn(H2O)6](NO3)2 salts and P123 ((PEO)20(PPO)70(PEO)20) and C12EO10-CTABcouple have been used.Well-ordered mesostructured Cd(II) titania films have been obtained up to15.0 Cd(II)/P123 mole ratio for a 60 mole ratio of Ti(IV)/P123 by spin or dipcoating of a mixture of 1-butanol-[Cd(H2O)4](NO3)2-P123-HNO3-Ti(OC4H9)4.Exposing the mesostructured Cd(II)-TiO2 films to H2Se under a N2 atmospheregave stable CdSe nanoparticles in the channels of the mesostructured rigid titaniawalls up to 25 mole % Cd(II)/Ti(IV). To further increase the metal ion (Cd(II) andZn(II)) content in the structure, the C12EO10-CTAB-salt mesophase has beenemployed. The two surfactant-salt systems, in the presence of a titania precursor,produced sponge like mesoporous CdTiO3 and Zn2TiO4 films up to a mole percentof 57 and 86, respectively, upon calcination. Exposing the mesoporous CdTiO3 toH2S or H2Se atmosphere at RT produced homogeneously distributed CdS or CdSenanocrystallites on the nanocrystalline TiO2 pore walls, respectively. The reactionof mesoporous Zn2TiO4 with H2Se produced stable ZnSe nanocrystallites on thenanocrystalline TiO2 pore walls. The conversion of titania from CdTiO3 to ananatase and brookite phase under H2S and H2Se atmosphere, respectively, andfrom Zn2TiO4 to a rutile phase under H2Se were observed for the first time.Adding a silica precursor to the two surfactants (C12EO10-CTAB)-saltmesophase produced mesostructured salted-silica, and its calcination producedsponge-like mesoporous silica-metal oxide (dumped meso-SiO2-CdO and meso-SiO2-ZnO) thin films. Up to ~100 % and ~50 % surface coverage could beachieved by CdO and ZnO as nano-islands over the SiO2 pore walls. Exposing themesoporous SiO2-CdO and SiO2-ZnO thin film precursors to H2S and H2Se at RTenabled the synthesis of mesoporous SiO2-CdS, SiO2-CdSe, SiO2-ZnS, and SiO2-ZnSe thin films. The MS or MSe nanoflakes could homogenously cover the porewalls of mesoporous silica by retaining the pore morphology of the MOprecursors. The H2S and H2Se reactions are slow and can be monitored using UVviVis absorption spectroscopy and EDS to elucidate the reaction mechanism andkinetics. These data showed that the reaction starts from the top surface of the MOdomains and proceeds until Si-O-M bond break. Finally, the SiO2 walls wereremoved from the meso-SiO2-CdS and meso-SiO2-CdSe films through etching ina dilute HF solution to produce mesoporous CdS (meso-CdS) and mesoporousCdSe (meso-CdSe). Surface of the meso-CdS has been modified using PEI(polyethyleneimine) and photoluminescent meso-CdS were obtained.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    674350

    SBA-15 destekli Ca-Fe, Ca-Cu, Ca-Zn, Ca-Mn ikili oksitlerin mikrodalga kalsinasyonuyla sorbent olarak hazırlanması ve sıcak baca gazı kükürt (H2S) gideriminde kükürt tutma yeteneklerinin incelenmesi

    Preparation of SBA-15 supported Ca-Fe, Ca-Cu, Ca-Zn, Ca-Mn binary oxides by microwave calcination and investigation of their hot gas desulfurization (H2S) ability

    ZEYNEP KÖSEOĞLU EBEM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Kimya MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN NURİ ATA

  2. Tez No

    577045

    Nano-fotokatalitik malzeme üretimi, karakterizasyonu ve fotokatalitik performans incelemesi

    The production and characterization of nano-photocatalytic materials and investigation of their photocatalytic performances

    EMRE ALP

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI

    DOÇ. DR. AZİZ GENÇ

  3. Tez No

    558107

    Tekstil atıksularındaki boyar maddelerin fotokatalitik oksidasyon ile giderimi için zno bazlı katalizörlerin geliştirilmesi

    Development of zno based catalysts for photocatalytic degradation of dyes in textile wastewater

    BEYZA DEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELEK TÜTER

    PROF. DR. ŞEYMA AYDINOĞLU

  4. Tez No

    593610

    Synthesis and characterization of mesoporous nickel oxide and nickel cobaltite thin films

    Mezogözenekli nikel oksit ve nikel kobalt oksitince filmlerin sentezi ve karakterizasyonu

    ASSEL AMIRZHANOVA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER DAĞ

  5. Tez No

    450634

    Synthesis & characterization of mesoporous LiCoO2 and LiMn2O4 thin films

    Mezogözenekli LiCoO2 ve LiMn2O4 ince filmlerin sentezi ve karakterizasyonu

    GÜLBAHAR SAAT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER DAĞ

Geri Dön