Synthesis and characterization of highly stable functional silica nanoparticles for lbl assembly
Lbl kaplama için yüksek stabiliteye sahip fonksiyonel silika nanoparçacıkların sentezi ve karakterizasyonu
- Tez No: 507378
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FEVZİ ÇAKMAK CEBECİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Tabaka tabaka kaplama polielektrolit ve nano parçacık içeren su bazlı dağılımlarda ince film elde etmek için kullanılan üstün bir yöntemdir. Tabaka tabaka tekniği zıt yüklü malzemelerin elektrostatik etkileşimlerini kullanarak kontrollu yapı ve bileşime sahip uyumlu kaplamalar gibi ayrıcalıklı avantajlar sunar. Buna rağmen, bu etkileşimler ince filmlerde zayıf mekanik özelliklere neden olabilirler. Bu dezavantajı ortadan kaldırmak için, fonksiyonel groupların çapraz bağlanmasıyla zıt yüklü malzemelerin arasında kovalent bağ kurulabilir. Silika nanoparçacıklar çoğunlukla yüzeylerde pürüzlülük oluşturarak filmlerin tutunmalarını arttırmak için tabaka tabaka tekniğinde kullanılır. Bu parçacıklar aynı zamanda yüzey yükü düzenlenmesi, stabil dağılım ve iyi mekanik özellikler sağlayan yüzey değişimleri için de uygundur. Silan alkoksi grupları fonksiyonlandırma işlemleri için en iyi seçeneklerdendir. Bu bağlanma ajanları sabit fiziksel ve kimyasal kovalent bağlar oluşturarak yüzeyin mekanik sağlamlılığını yükseltir. Bu çalışmada, silika nanoparçacıklar mikroemulsiyon yöntemi ile yüzey aktif madde/siklohegzan/amonyak ortamında tetraetil ortosilikatın (TEOS) hidroliz ve yoğunlaşması ile sentezlendi. Tekdağılımlı ve yaklaşık 50 nm çapında silika nanoparçacıklar oluşumu ileriki safhalarda kullanılmak için elde edildi. Amino ve poli (etilen glikol)-arındırılmış alkoksi silanlar çapraz bağlanma ile silika nanoparçacıkların yüzeyinde pozitif ve negatif yüzey yüklerinin oluşumunu kesinleştirmek için kullanıldı. Fonksiyonlandırılmış silika nanoparçacıklar tabaka tabaka tekniğinde poli allilamin hidroklorür (PAH) ve poli (sodyum 4-stirensülfonat) (SPS) silicon plaka örneği üzerinde istenilen sayıda katmana uygulanmasından hemen sonrasında kullanıldı. Dinamik ışık saçılması (DLS) fonksiyonlandırılmış ve yalın haldeki silika nanoparçacıkların boyutunu ve yüzek yük dağılımını analiz etmek için kullanıldı. Fonksiyonel grupların varlığı Fourier-dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve nükleer manyetik rezonans ile çalışıldı. İnce filmlerin kalınlığı, yüzey topoğrafisi ve pürüzlülüğü elipsometri ve atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ile ölçüldü. Taramalı electron mikroskopisi (TEM) ince filmler ve silika nanoparçacıkların nanoyapısal morfolojisini analiz etmek için kullanıldı. Elde edilen sonuçlar kimyasal olarak çapraz bağlanmış silika nanoparçacıklar içeren ince filmlerin istenilen uygulama için faydalı hale getirdiği daha iyi mekanik özellikler sergilediğini gösterdi.
Özet (Çeviri)
Layer by Layer (LbL) assembly is a superior method to create thin films with aqueous-based dispersions which include polyelectrolytes and nanoparticles. LbL presents exceptional advantages like conformal coatings with controlled structure and composition by using electrostatic interactions of oppositely charged materials. Nevertheless, these interactions may cause weaker mechanical properties on the thin films. In order to eliminate the drawback, the covalent bond between oppositely charged materials can establish by crosslinking of functional groups. Silica nanoparticles are mostly used in the LbL process due to enhancing adhesion of films by creating the roughness on the surface. They are also suitable for surface modification which provides surface charge manipulation, stable dispersibility, and good mechanical property. Silane alkoxy groups are one of the best choices for functionalization process. These coupling agents promote mechanical robustness of the surface via the formation of physically and chemically stable covalent bonds. In this study, silica nanoparticle was synthesized by hydrolysis and condensation of tetraethyl orthosilicate (TEOS) in surfactant/cyclohexane/ammonia media by microemulsion method. Monodisperse and having around 50 nm diameter silica nanoparticles were achieved to use in further steps. Amino and poly (ethylene glycol)-terminated alkoxy silanes were performed to ensure positive and negative surface charges on the silica nanoparticles surface by crosslinking. The functionalized silica nanoparticles were utilized in LbL process, right after polyallylamine hydrochloride (PAH) and poly (sodium 4-styrenesulfonate) (SPS) were applied in the desired number of layers on the silicon wafer substrates. Dynamic light scattering (DLS) is employed to analyze the size and surface charge distribution of bare and functionalized silica nanoparticles. The presence of functional groups was examined by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and nuclear magnetic resonance (NMR). The thickness, surface topography and roughness of thin films are measured by ellipsometry and atomic force microscopy (AFM). Scanning electron microscopy (SEM) was performed to analyze the nanostructural morphology of silica nanoparticle and thin films. The obtained results indicated that chemically crosslinked silica nanoparticle-containing thin films exhibit better mechanical properties that make them useful for desired applications.
Benzer Tezler
- Yüksek bor ayırma kapasitesine sahip yeni nesil ince film nanokompozit membranlar
Novel thin film nanocomposite membranes with high boron removal capacity
SÜER KÜRKLÜ KOCAOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı
Ion selective sol-gel film synthesis and usage as optical sensor
MERVE UMUTLU
- Enzimatik polimerizasyon yöntemi ile polivalerolakton sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polyvalerolacton via enzymatic polymerization
ZEYNEP GÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- CALB (Candida antarctica lipase B) immobilization on APTMS activated carrier via cross-linking method
APTMS ile aktive edilmiş taşıyıcıya CALB'nin (Candida antarctica lipase B) çapraz bağlama yöntemi ile immobilizasyonu
SALİH SÜHA AKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Biyolojik uygulamalara yönelik ftalosiyanin-BODIPY konjugatlarının sentezi
Synthesis of phthalocyanine-BODIPY conjugates for biological applications
HANDE TELSEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESİN HAMURYUDAN