Functionalized magnetic nanoparticles
İşlevselleştirilmiş manyetik nanoparçacıklar
- Tez No: 392428
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULHADİ BAYKAL, DOÇ. DR. HÜSEYİN KAVAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Fatih Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Bu tez spinel yapıda geçiş metal ferrit nanoparçacıklarının sentezini içermektedir. Manyetik nanoparçacıkların oluşumu, her aşamada X-Işını Difraktometresi (XRD) ve Fourier transform infrared spektroskopisi ile ispatlandı. Difüz Reflektans (DR) spektroskopisi ise ferrit numunelerinin optik özelliklerini belirlemek için uygulandı. Fe3O4 nanoparçacıkları tek aşamalı (one-pot) olarak sakarit yardımlı hidrotermal sentezle, mannoz, maltoz, laktoz ve galaktoz ortamında hazırlandı. Manyetik karakterizasyon ölçümleri galaktoz, mannoz ve maltoz ile elde edilen nanoparçacıkların süperparamanyetik özellik taşıdığını gösterdi. Sonraki çalışmada, Fe3O4 nanoparçacıkları çok duvarlı karbon nanotüplerin (MWCNT) içine ve üzerine yerleştirildi. Hibritte, MWCNT'lerin ve Fe3O4 NP'larının birlikte olduğu bulundu. Manyetik ölçüm, Fe3O4-enkapsüle edilmiş MWCNT'lerin süperparamanyetizma sergilediğini gösterdi. 10 ve 400 K sıfır alansoğutmalı (ZFC), alan soğutmalı (FC) arasında manyetikleşmenin sıcaklığa bağımlılığı çalışıldı. FC dalı tipik bir ferromanyetik davranış sergilerken ZFC dalında manyetikleşme 400 K'e kadar sürekli olarak artmaktadır ki bu sonuçlar bloklama sıcaklığının 400 K'in üstünde gerçekleştiğini göstermiştir. Başka bir çalışmada, Me=Cu veya Mn olduğu, Me1-xZnxFe2O4 (x=0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0) formülüne sahip karışık spinel ferritler farklı yöntemlerle sentezlendi. Trietilen glikolün solvent, indirgeyici ajan ve yüzey aktif madde olarak kullanıldığı bir poliol metoduyla 6-8 nm boyutları aralığında Mn1-xZnxFe2O4 nanoparçacıkları elde edildi. Seçilen 3 NP'ın oda sıcaklığındaki titreşimli örnek magnetometresi (VSM) ile elde edilen ölçüm sonuçları maddelerin süperparamanyetik davranış sergilediğini gösterdi. Bu karakteristik davranış bütün TREG ile stabilize edilmiş Mn1-xZnxFe2O4 NP'ları için genellenebilir. Difüz reflektans spektroskopisi numunelerin optik özelliklerini belirlemek için uygulandı. TREG ile stabilize edilen Mn1-xZnxFe2O4 NP'ların optik doğrudan band aralığı (Eg) MnFe2O4 NP'lar için minimum (2,05 eV) ve ZnFe2O4 NP'lar için maksimumdur (2,86 eV). Nanokompozitlerin alternatif akım (ac) iletkenliği (σac), doğrudan akım (dc) iletkenliği (σdc), dielektrik permitivite ve güç kaybı katsayısı 20 to 150 °C aralığında ve 1 Hz to 1 MHz frekans aralığında sıcaklığa bağlı olarak ölçüldü. İletkenlik ölçümleri hem σac hem de σdc iletkenliklerin büyük ölçüde sıcaklığa bağlı olduğunu ortaya koydu. Mangan-çinko ve bakır-çinko ferrit nanoparçacıkları sitrik asidin yakıt olarak kullanıldığı sol-jel kendiliğinden yanma yöntemi ile sentezlendi. Mn-Zn (MZF) ve Cu-Zn (CZF) ferrit nanoparçacıklarının (NP) optik özellikleri, silika (SiO2) matrisin içinde yayılmalarıyla geliştirildi. MnFe2O4 NP'larının doyum mıknatıslanması (Ms) 70,52 emu/g olup bu değer“bulk”doyum mıknatıslanması olan 80 emu/g'a çok yakındır. NP'lar arasında çinko içeriği daha çok olan numuneler daha yüksek DR göstermektedir. MZF NP'larının Eg'sinin çinko oranı arttıkça 2,1 eV'tan 1,90 eV'a düştüğü gözlemlenmiştir. Diğer yandan, silika matris içinde yayılan ZnFe2O4 NP'larının Eg'si 1,95 eV olarak hesaplanmıştır ve literatür değerleriyle uyumludur. Silika kaplı MZF NP'larda, yansıma kaybı (RL) artan çinko oranıyla daha yüksek frekanslara kaymaktadır. ZnFe2O4/SiO2 11,47 GHz'de minimum RL pik frekansı vermektedir ve RL eğrisi, kalınlık 4 mm'den 2 mm'ye inerken 8,2 GHz'den 18 GHz'e çıkmaktadır. Sol-jel kendiliğinden yanma yöntemiyle elde edilen kaplanmamış CZF NP'ların ortalama kristalit boyutları 27 – 33 nm olup oda sıcaklığında süperparamanyetik nitelikler göstermiştir ve aynen MZF türdeşleri gibi spinel yapı taşımaktadır. Çinko doplu CuFe2O4 NP'lar için ortalama Ms değeri 57 emu/g civarındadır. Eg değerleri silika matriste disperse edilen CZF NP'lar için 1,42 eV ve 1,70 eV olarak bulunmuştur. CZF/SiO2 NP'ların Eg'si Zn oranı artıkça yükselmektedir. Ayrıca, silika kaplaması nanoparçacıkların band aralığını geliştirmektedir. İki NP serisinde de, daha çok çinko içeriğine sahip numuneler yüksek difüz reflektans göstermektedir. MZF NP'ların optik doğrudan band aralığının, çinko içeriği artıkça 2,1 eV'tan 1,90 eV'a düştüğü bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
This dissertation involves the synthesis of spinel-type transition metal ferrite nanoparticles. In all steps, the formation of magnetic nanoparticles was approved by X-Ray Diffractometry (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). In addition, Diffuse Reflectance (DR) Spectroscopy was applied to determine the optical properties of ferrite samples. Fe3O4 nanoparticles were obtained by a one-pot saccharide-assisted hydrothermal synthesis in the presence of mannose, maltose, lactose and galactose, respectively. Magnetic characterization results revealed superparamagnetic features of the nanoparticles obtained with galactose, mannose and maltose. In the next study, Fe3O4 nanoparticles were embedded in and on Multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs). It was found that that MWCNTs and Fe3O4 NPs coexisted in the hybrid. The magnetic measurement shows that Fe3O4-encapsulated MWCNTs exhibit superparamagnetism. Temperature dependence of magnetization between 10 and 400 K in field- (FC) and zero field cooled (ZFC) conditions was studied. The FC branch showed a typical ferromagnetic behavior while in the ZFC branch the magnetization increases steadily up to 400K which reveals the blocking temperature occurs above 400 K. In another study, mixed spinel ferrites of the formula Me1-xZnxFe2O4 (x=0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0) where Me=Cu or Mn were synthesized by different methods. A polyol method utilizing triethylene glycol as the solvent, reducing agent, and surfactant was employed to yield Mn1-xZnxFe2O4 nanoparticles with size ranges between 6-8 nm. Room temperature magnetization measurements collected by Vibrating Sample Magnetometer (VSM) on 3 selected NPs exhibit superparamagnetic behavior. This characteristic behavior can be generalized for all TREG-stabilized Mn1-xZnxFe2O4 NPs. The optical direct band gap (Eg) values of TREG-stabilized Mn1-xZnxFe2O4 NPs are minimum (2.05 eV) for MnFe2O4 NPs and maximum (2.86 eV) for ZnFe2O4 NPs. The ac conductivity (σac), dc conductivity (σdc), dielectric permittivity and dissipation factor of the nanocomposites were determined as a function of temperature in the range from 20 to 150 °C in the frequency range of 1 Hz to 1 MHz. The conductivity measurements reveal that both σac and σdc conductivities are strongly temperature dependent. Next, manganese-zinc and copper-zinc ferrite nanoparticles were synthesized by sol-gel auto combustion where citric acid served as the fuel. Optical properties of Mn-Zn (MZF) and Cu-Zn (CZF) ferrite nanoparticles (NPs) were improved by dispersing them silica (SiO2) matrix by a modified Stöber method. Saturation magnetization (Ms) of MnFe2O4 NPs is 70.52 emu/g is very close to the bulk saturation magnetization value of 80 emu/g. Among the NPs, the samples with more zinc content show higher DR. The Eg of MZF NPs is found to decrease from 2.1 eV to 1.90 eV as the zinc content rises. The estimated Eg value of ZnFe2O4 nanoparticles dispersed in silica matrix (1.95 eV), on the other hand, is in accordance with the literature values. Among silica coated MZF NPs, the reflection loss (RL) shifts towards higher frequency with increasing zinc content. ZnFe2O4/SiO2 gives a minimum RL peak frequency at 11.47 GHz and the RL curve of ZnFe2O4/SiO2 goes from 8.2 GHz to 18 GHz as the thickness decreases from 4 mm to 2 mm. The uncoated CZF NPs obtained by sol-gel auto-combustion method exhibit superparamagnetic characteristics at room temperature (RT), and just like their corresponding MZF peers, were of spinel-type structures with an average crystallite size in the range of 27–33 nm. The Eg values were found as 1.42 eV and 1.70 eV for uncoated CZF NPs dispersed in silica matrix. The Eg of CZF/SiO2 NPs is found to increase as the Zn content rises. Moreover, silica coating enhances the band gap of the core/shell nanoparticles.
Benzer Tezler
- Polyamidoamine (PAMAM) functionalized magnetic nanoparticles for protein separation
Poliamidoamin ile fonksiyonalize edilmiş manyetik nanoparçacıkların protein ayrıştırması için kullanımı
MİNE DEMİR
Doktora
İngilizce
2015
KimyaFatih ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULHADİ BAYKAL
DOÇ. DR. MEHMET ŞENEL
- Demir oksit nanopartiküller ile metal iyonlarının sulardan uzaklaştırılması, önderiştirilmesi ve tayini
Removal, preconcentration and determination of metal ions from water samples using iron oxide nanoparticles
MELİS GÜNDOĞDU
- Fonksiyonelleştirilmiş manyetik nanopartikül ile bisfenollerin ekstraksiyonu
Extraction of bisphenols with functionalized magnetic nanoparticle
REZZAN KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
KimyaAydın Adnan Menderes ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLŞEN GÜVEN
- Demir oksit (Fe3O4) nanopartiküllere karbonik anhidrazın (hCAI) immobilizasyonu ve karakterizasyonu
Immobilization and characterization of human carbonic anhydrase I on amine functionalized magnetic nanoparticles
AHMED HUSSEIN ALI AL-DHRUB
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyokimyaSüleyman Demirel ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL ÖZMEN
- Surface enhanced raman scattering from Au and Ag nanoparticle coated magnetic microspheres
Manyetik parçacıklar üzerine kaplanmış Au ve Ag nanoparçacıklarından yüzey güçlendirilmiş raman saçılması
HACI OSMAN GÜVENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. GÜLAY ERTAŞ