Development of graphene oxide based aerogels
Grafen oksit esaslı aerojellerin geliştirilmesi
- Tez No: 475050
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ERHAN BAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Geniş yüzey alanları, yüksek hidrofobiklikleri ve gözenekli yapıları sayesinde grafen oksit esaslı aerojeller ham petrol, petrol ürünleri ve toksik organik çözücülerden kaynaklı artan su kirliliğini için uygulanabilir ve ekonomik çözümlerdir. Bu çalışmada iki farklı yöntem kullanılarak oxit esaslı aerojeller üretilmiştir. İlk yöntemde glisidil metakrilat ve stirenin random kopolimerleri aerojelde çapraz bağlayıcı olarak kullanılmıştır. İkinci yöntemde ise 1,3-diaminopropan çapraz bağlı öncül hidrojel eldesinde kullanılmıştır. Başlangıç olarak Tour yöntemi ile grafen oksit sentezlenerek kimyasal karakterizasyonları yapılmıştır. Üretilen grafen oksitin morfolojisi Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ve Geçirmeli Elektron Mikroskopu (TEM) kullanılarak incelenmiştir. Glisidil metakrilat ve stiren kopolimerleri serbest radikal polimerizasyon kullanılarak sentezlenmiş ve karakterizasyonları yapılmıştır. Kopolimerler grafen oksitle birlikte öncül hidrojellerin üretilmesinde kullanılmıştır. Kopolimer konsantrasyonları 0 ile 5 mg/mL arasında değişirken 5 mg/mL'lik grafen oksit konsantrasyonu kullanılmıştır. Liyofilizasyon ve termal indirgemenin ardından aerojel morfolojileri SEM analizi ile tayin edilmiştir. Hazırlanan aerojellerin yağ emme kapasitelerini bulmak amacı ile kloroform, toluen ve ayçiçeği yağı kullanılmıştır. Hazırlanan aerojellerin toluene için 90 ile 170 g/g aralığında ve sebze yağı için 90 ile 200 g/g aralığında emme kapasitesine sahip oldukları görülmüştür. Kloroformda ise yüksek oranda stiren içeren aerojellerin 170 ile 315 g/g arasında emme kapasitesine sahip oldukları görülmüşken, bu aralık düşük oranda stiren içeren aerojeller için 145 ile 260 g/g olmuştur. 1,3-diaminopropan ve indirgenmiş grafen oksit esaslı aerojeller kloroform için 230 ile 534 g/g arasında, toluen için 109 ile 202 g/g arasında ve son olarak ayçiçeği yağı için 173 ile 270 g/g arasında emme kapasitesi göstermişlerdir. 3 mg/mL'lik başlangıç grafen oksit konsantrasyonuna sahip aerojeller 4 ve 5 mg/mL başlangıç grafen oksit konsantrasyonuna sahip aerojellere göre daha yüksek emme kapasitesi göstermişlerdir. Kullanılan yöntemlerden herhangi biriyle üretilen aerojeller etkili yağ emme özelliği göstermişlerdir ve yağ-su ayrıştıma için gelecek vaat eden adaylardır.
Özet (Çeviri)
Owing to their large surface area, high hydrophobicity and porous structure, graphene oxide based aerogels have been proposed as feasible and economic solutions for the increasing water pollution caused by crude oils, petroleum products and toxic organic solvents. In this study, graphene oxide based aerogels were prepared via two different routes. In the first route, random copolymers of glycidyl methacrylate and styrene were used as crosslinkers in the aerogel. In the second route, 1,3-diaminopropane was used to obtain crosslinked hydrogel precursors. Graphene oxide was synthesized using Tour Method and characterized. Morphology of graphene oxide was assessed using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) analyses. Copolymers of glycidyl methacrylate and styrene were synthesized using free radical polymerization and chemical characterizations were performed. Copolymers were used along with graphene oxide in order to synthesize the precursor hydrogels. Graphene oxide concentration in the hydrogels was kept at 5.0 mg/mL while copolymer concentrations were varied from 0 to 5.0 mg/mL. After freeze-drying and thermal reduction, morphologies of the aerogels were assessed using SEM analysis. To determine the oil absorption capacity of the prepared aerogels, chloroform, toluene and sunflower oil were used. The prepared aerogels were found to have absorption capacities in the range of 90 to 175 g/g for toluene and 90 to 200 g/g for sunflower oil. In the case of chloroform, aerogels with higher styrene content had absorption capacities ranging from 170 to 315 g/g, whereas this range was between 145-260 g/g for aerogels with lower styrene content. 1,3-diaminopropane and reduced graphene oxide based aerogels were found to have absorption capacities in the range of 230 to 534 g/g for chloroform, 109 to 202 g/g for toluene and lastly 173 to 270 g/g for sunflower oil. Aerogels with initial graphene oxide concentration of 3 mg/mL showed better absorption capacities compared to that of 4 mg/mL and 5 mg/mL. Aerogels produced by either route offer efficient absorption for oil and are promising candidates to be used in oil-water separation.
Benzer Tezler
- Development of graphene oxide based aerogels for environmental applications
Çevre uygulamaları için grafen oksit esaslı aerojellerin geliştirilmesi
DUYGU SEZEN POLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERHAN BAT
- Development of graphene oxide based functional materials
Grafen oksit içerikli fonksiyonel malzemelerin geliştirilmesi
ÖZNUR DOĞAN KAVAK
Doktora
İngilizce
2023
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN KOKU
- Sodyum iyon pillere üç boyutlu yenilikçi yaklaşımlar
Innovative three-dimensional approaches to sodium-ion batteries
SIDIKA YILDIRIM GÜLTEKİN
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATEM AKBULUT
- Bor ile güçlendirilmiş aerojel tabanlı süperkapasitörlerin geliştirilmesi
Development of boron reinforced aerogel based supercapacitors
KHAYAL MAMMADOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNEM ORTABOY SEZER
DOÇ. DR. YEŞİM MÜGE ŞAHİN
- Enerji depolama için grafen tabanlı üç boyutlu elektrot malzeme uygulamaları
Graphene-based three-dimensional electrode material applications for energy storage
DENİZ KURUAHMET
Doktora
Türkçe
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER