Poli(allil amin)-poli(akrilik asit) kompleksleri varlığında metalik bakır nanokümelerin oluşturulması
Formation of copper nanoclusters in the presence of poly(allyl amine)-poly(acrylic acid) complexes
- Tez No: 346048
- Danışmanlar: PROF. DR. OLGUN GÜVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: İyonlaştırıcı radyasyon, X ışınlaması, Gama ışınlaması, İnterpolielektrolit kompleksler, Poli (allil amin), Poli (akrilik asit), Ionizing radiation, X irradiation, Gamma irradiation, İnterpolyelectrolyte complexes, Poly (allyl amin), Poly (acrylic acid)
- Yıl: 2013
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Metal iyonlarının ısısal, kimyasal veya iyonlaştırıcı radyasyon ile indirgenmesiyle elde edilen metal nanokümeler kararlılıklarını sağlayabilmek ve oksitlenmelerini engellemek için destek malzemelere ihtiyaç duymaktadır. Bu çalışmada, bakır nanokümeler (Cu0), Cu2+ iyonlarının iyonlaştırıcı radyasyon (gama ve X-ışınları) ile indirgenmesiyle elde edilmiştir ve elde edilen bakır nanokümelerin kararlılığı poli (allil amin) (PAlAm) ve poli (akrilik asit) (PAA) matriksleri kullanılarak sağlanmıştır. İyonlaştırıcı radyasyon, indirgeyici kimyasallara ihtiyaç olmaması, seçimli ve yüksek saflıkta indirgenme sağlanması sebepleri ile seçilmiştir. Cu2+ iyonlarının polimer matrikslerle kompleksleşmesi UV-Görünür spektroskopisiyle, oluşan komplekslerin yumak boyutları ise Dinamik Işık Saçılımı ile incelenmiştir. Elde edilen Cu0 nanokümeler ise, UV-Görünür spektroskopisi, Geçirimli Elektron Mikroskopisi (TEM), Atomik Kuvvet Mikroskopisi (AFM), X-ışını Difraksiyonu (XRD) ve Elektron Spin Rezonans spektroskopisi (ESR) ile karakterize edilmiştir. Metal nanokümelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri, büyüklüklerine, şekillerine ve dağılımlarına göre değişiklik göstermektedir. Bu çalışmada, polimer matriksinin, polimer-metal iyonu molar oranının, matriksin fiziksel yapısının ve iyonlaştırıcı radyasyon kaynaklarının elde edilen bakır nanokümelerin büyüklüklerine, şekillerine, dağılımlarına ve kararlılıklarına etkisi incelenmiştir. Polimer/metal iyonu oranı 2/1 olan PAlAm-Cu2+ ikili komplekslerinin gama ışınları ile 300 kGy ışınlanması sonucunda, ortalama 35 nm boyutunda, homojen boyut dağılımına sahip olmayan ve küresel şekilde bakır nanokümeler elde edilmiştir. Oluşan bakır nanokümelerin varlığı UV-Gör spektrumunda 584 nm?de görülen yüzey plazmon absorbsiyon piki ile kanıtlanmıştır. İkili komplekslerle aynı dozda ışınlanan PAlAm-PAA-Cu2+ üçlü kompleksleri içerisinde ise polimer/polimer/metal iyonu oranı 2/2/1 olduğunda ortalama 7.5 nm boyutunda ve homojen boyut dağılımında, 2/2/0.5 olduğunda ise ortalama 4.5 nm boyutunda ve homojen boyut dağılımında olmayan küresel Cu0 nanokümeler elde edilmiştir. Üçlü kompleksler içerisinde elde edilen bakır nanokümelerin varlığı, 2/2/1 oranında olan kompleks için 572 nm?de, 2/2/1 oranında olan kompleks için ise 566 nm?de görülen yüzey plazmon absorbsiyon piki ile kanıtlanmıştır. Elde edilen sonuçlardan, kompleksler iki zıt yüklü polimerden hazırlandığında ve kompleksi oluşturan polimer/Cu2+ iyonu miktarı azaltıldığında daha küçük boyutta Cu0 nanokümelerin elde edildiği sonucuna varılmıştır. İyonlaştırıcı radyasyon kaynağı değiştirilerek, PAIAm-Cu2+ ikili ve PAIAm-PAA-Cu2+ üçlü kompleksler içerisinde elde edilen Cu0 nanokümelerin boyutuna doz hızının etkisi araştırılmıştır. TEM analizleri sonucunda, 1 saat X ışınları ile ışınlanan 2/1 oranındaki PAlAm-Cu2+ kompleksi içerisinde ortalama 19 nm boyutunda, 2/2/1 oranındaki PAlAm-PAA-Cu2+ kompleksi içerisinde ise ortalama 1,5 nm boyutunda bakır nanokümeler elde edildiği görülmüştür. Bu sonuçlar X ışınları ile ışınlanan örneklerde daha küçük boyutta Cu0 nanokümeler elde edildiğini göstermiştir. Elde edilen Cu0 nanokümelerin boyutuna ve kararlılığına matriksin fiziksel yapısının etkisi de, PAIAm-PAA-Cu2+ üçlü komplekslerin film şeklinde hazırlanıp gama ve X-ışınları ile ışınlanarak araştırılmıştır. TEM analizleri sonucunda, gama ışınları ile ışınlanan PAIAm-PAA-Cu2+ kompleks filmi içerisinde ortalama 15 nm boyutunda ve filmin her yerinde, X-ışınları ile ışınlandığında 22 nm boyutunda ve filmin yüzeyinde Cu0 nanokümelerin oluştuğu görülmüştür. Elde edilen bakır nanokümelerin varlığı yapılan UV-Gör, XRD ve ESR analizleri ile kanıtlanmıştır. Film halindeki komplekslerin içerisinde elde edilen bakır nanokümelerin takip edilen 8 ay boyunca kararlılıklarını koruduğu ve oksitlenmediği görülmüştür. Bu çalışma, `Radyasyonla başlatılan kimyasal süreçlerin kontrolü ile polimer-nanometal kompozitlerinin sentezinde yeni yaklaşımlar başlıklı 210T077 numaralı TUBİTAK Projesi desteğiyle hazırlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Metal nanoclusters that are synthesized via chemical, thermal or ionizing radiation reduction of metal ions need stabilizing agent to prevent oxidation and coagulation. In this study, copper nanoclusters (Cu0) were synthesized in poly(allyl amine) (PAlAm) and poly(acrylic acid) (PAA) matrices by ionizing radiation (gamma and X-rays) reduction of copper ions (Cu2+) and stabilized in polymers. Ionizing radiation was chosen because of not requiring reducing chemicals, providing a reduction with high selectivity and purity. Complexation of copper ions with polymer matrices were characterized by using UV-visible spectroscopy and the size of complex coils were determined by dynamic light scattering (DLS). The synthesized Cu0 nanoclusters were characterized by using UV-visible spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD) and electron spin resonance (ESR). The chemical and physical properties of the copper nanoclusters are determined by the size, shape and size distribution of the clusters. In this study, the effect of polymer matrix, polymer-metal ion molar ratio, physical form of matrix and irradiation source on the size, shape, distributions and stablity of the metal nanoclusters were investigated. PAIAm-Cu2+ double complex with a polymer/metal ratio of 2/1 was irradiated 300 kGy in gamma source and there obtained spherical copper nanoclusters with a heterogeneous size distrubition, 35 nm in average. Those copper nanoclusters were characterized by the surface plasmon resonance absorption peak at 584 nm. The PAlAm-PAA-Cu2+ triple complex was irradiated with the same dose belongs to double ones; if the polymer/polymer/metal ratio is 2/2/1 there obtained spherical Cu0 nanoclusters with a homogenous size distrubition, 7.5 nm in average, if the polymer/polymer/metal ratio is 2/2/0.5 there obtained spherical Cu0 nanoclusters with a heterogeneous size distrubition, 4.5 nm in average. They have been determined from their surface resonance plasmon peak at 572 nm for the 2/2/1 molar ratio and 566 nm for the 2/2/0.5 molar ratio. From the results obtained, when complexes are composed of two polymers with opposite charges and when the Cu2+ amount is decreased in those complexes, there obtained Cu0 nanoclusters with smaller sizes. The dose rate effect on the formation of copper (Cu0) nanoclusters in double PAIAm-Cu2+ and triple PAIAm-PAA-Cu2+ complexes by changing the irradiation source was investigated. PAIAm-Cu2+ double complex with a polymer/metal ratio of 2/1 and triple PAIAm-PAA-Cu2+ complex with a polymer/polymer/metal ratio of 2/2/1 were also irradiated in a X-ray source for 1 hour. TEM analysis proved the formation of 19 nm Cu0 nanoclusters in double complex and 1.5 nm size in triple complex. It has been show that smaller Cu0 nanoclusters are formed in the X-ray irradiated samples. The PAlAm-PAA-Cu2+ triple complex was prepared as films and irradiated in gamma and X-ray sources to investigate the effect of matrix physical form on the size and the stabilization of the synthesized Cu0 nanoclusters. TEM analysis showed that, the size of the Cu0 nanoclusters in PAlAm-PAA-Cu2+ triple complex was 15 nm in average in the film that are irradited by gamma source and was 22 nm and at the surface of the film that are irradited by X-ray source. Characterization of the resulting Cu0 nanoclusters were made by using UV-vis, XRD and ESR. It has been demonstrated that the Cu0 nanoclusters are stabile during 8 months and showed long-term stability against oxidation. This work is prepared with the support of TÜBİTAK Project, named `New approaches on controlling the synthesis of polymer metal nanocomposites by radiation induced chemical processes? with the project number 210T077.
Benzer Tezler
- Biyomedikal uygulamalarda kullanılabilecek fonksiyonel polimerik yapıların hazırlanması
Preparation of utilizable functional polymeric structure in biomedical applications
GÖZDE DEVECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
- Use of gold nanoparticle containing poly (allylamine hydrochloride)/ poly (acrylic acid) multilayer films as sers substrates
Altın nanoparçacık içeren poli (allilamin hidroklorür)/ poli (akrilik asit) çok katmanlı filmlerin ygrs alttaşı olarak kullanılması
BİRSU KÖLEMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLAY ERTAŞ
YRD. DOÇ. DR. İREM EREL GÖKTEPE
- Fonksiyonel ince filmlerin kimyasal kararlılığının QCM-D tekniği ile incelenmesi
Investigation of the chemical stability of functional thin films by QCM-D technique
EYMEN KONYALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
- Use of gold nanoparticle embedded polyelectrolyte multilayer films as SERS substrates
Altın nanoparçacık gömülü polielektrolit çok katmanlı filmlerin YGRS alttaşı olarak kullanılması
SEZİN ÖZDEMİR
Doktora
İngilizce
2023
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLAY ERTAŞ
PROF. DR. İREM EREL GÖKTEPE
- İnce film kompozit membranların su arıtımında kirlenme özelliklerinin QCM-D tekniği ile araştırılması
Investigation of fouling properties of thin film composite membranes by QCM-D technique in water purification
EDA HAZAL BARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ