Geri Dön

Synthesis and characterization of highly stable functional silica nanoparticles for lbl assembly

Lbl kaplama için yüksek stabiliteye sahip fonksiyonel silika nanoparçacıkların sentezi ve karakterizasyonu

  1. Tez No: 507378
  2. Yazar: MELİKE BARAK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. FEVZİ ÇAKMAK CEBECİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
  13. 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

  1. 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

    Türkçe

    2023

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ

  2. İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı

    Ion selective sol-gel film synthesis and usage as optical sensor

    MERVE UMUTLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ORHAN GÜNEY

  3. Enzimatik polimerizasyon yöntemi ile polivalerolakton sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of polyvalerolacton via enzymatic polymerization

    ZEYNEP GÖK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  4. 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

    İngilizce

    2017

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  5. Biyolojik uygulamalara yönelik ftalosiyanin-BODIPY konjugatlarının sentezi

    Synthesis of phthalocyanine-BODIPY conjugates for biological applications

    HANDE TELSEREN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESİN HAMURYUDAN