Wet chemical synthesis of ZnO particles and incorporation into PHBV matrix
ZnO parçacıklarının suda kimyasal sentezi ve PHBV matrisine ilavesi
- Tez No: 510008
- Danışmanlar: PROF. DR. MUALLA ÖNER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 217
Özet
Biyopolimerler petrol kaynaklarına bağımlı olmamaları ve çevre dostu yöntemlerle üretilmeleri nedeniyle geleneksel polimerlere önemli bir alternatif oluşturmaktadır. Polihidroksialkanoatlar (PHA) birçok bakteri tarafından doğal olarak sentezlenen biyobozunur ve biyo-uyumlu termoplastik polimerlerdir. PHAların yaygın olarak çalışılan bir çeşidi polihidroksibütirat-co-valerattır (PHBV). Tamamen biyo-bazlı ve biyobozunur bir polimer olması gibi avantajlarına karşın, yüksek kristalinite, işlenebilme aralığının dar olması ve kırılganlık gibi olumsuz özelliklere sahiptir. Bu özellikler ambalaj üretiminde kullanı konusunda dezavantaj oluşturmaktadır. Çeşitli nanoparçacıkların polimerlere eklenmesiyle polimer nanokompozitlerin üretilmesi, polimer özelliklerinin iyileştirilmesi konusunda yaygın kullanılan ve gelecek vaadeden bir yöntemdir. ZnO parçacıkları; yüksek hacim-alan oranı, yüksek kristalinite, iyi mekaniksel özellikler, düşük termal genleşme katsayısı, yüksek termal iletkenlik ve antimikrobiyal aktivite gibi özellikleri nedeniyle, polimer nanokompozitlerin üretiminde yaygın olarak tercih edilmektedirler. Bu çalışmada, farklı ZnO parçacık morfolojileri, suda kimyasal sentez yöntemiyle üretilmiştir. Reakstant konsantrasyonu, reaksiyon sıcaklığı ve reaktör hacmi gibi parametrelerin sentez reaksiyonu üzerine etkileri çalışılmıştır. Karboksimetil inülinin ZnO parçacıklarının morfolojileri üzerine etkileri incelenmiştir. Sonokimyasal sentez yönteminin suda kimyasal sentez yöntemiyle kombinasyonyla parçacık sentezi gerçekleştirilmiş ve parçacık dağılımı üzerine etkileri incelenmiştir. Düzgün parçacık dağılımı elde etmek için parçacıklara yüzey modifikasyonu uygulanmış, yüzeyi kaplanmış ve kaplanmamış olan parçacıklar mukayese edilmiştir. Parçacık dağılımı için ayrıca ultrasonik ayırma yöntemi çalışılmıştır. Farklı koşullarda üretilen ZnO parçacıkları yüzey alanı ölçümü, X-ışını difraktometresi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier dönüşümlü infrared spektroskopi (FTIR) yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Farklı koşullarda sentezlenen ZnO parçacıkları PHBV matrisine eriyik harmanlama yöntemiyle, çift vidalı ekstruder kullanılarak ilave edilmiştir. Üretilen PHBV/ZnO nanokompozitleri yapısal, termal ve mekanik özellikleri bakımından karakterize edilmiştir. Yapısal analiz için SEM, XRD ve FTIR analizleri, termal özellikler için termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) analizleri, mekanik özellikler için ise çekme testi uygulanmıştır. Farklı ZnO parçacıklarının PHBV özelliklerine olan etkileri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Biopolymers do not depend on petroleum sources and they are produced by eco-friendly routes. Therefore, they are important alternatives for conventional plastics. Polyhydroxyalkanoates (PHA) are naturally synthesized by many types of bacteria and are biodegradable and biocompatible thermoplastic polymers. One commonly studied type of PHA is polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV). Despite its advantages of being completely bio-based and biodegradable, it exhibits high crystallinity, narrow processing window, and brittleness. Poor thermal and mechanical properties of PHBV are a disadvantage in packaging applications. Fabrication of polymer nanocomposites by addition of various nanoparticles into polymers are a common and promising method for improvement of polymer properties. ZnO particles are commonly studied for fabrication of polymer nanocomposites due to their high volume to area ratio, highly crystalline structure, good mechanical properties, low thermal expansion coefficient, high thermal conductivity, and antimicrobial activity. In this study, various morphologies of ZnO particles were synthesized by wet chemical synthesis method. Reaction parameters such as precursors concentration, reaction temperature, and reactor volume were studied. Effects of carboxymethyl inulin on the morphological properties of ZnO particles were investigated. Sonochemical synthesis combined with wet chemical synthesis was also studied and the effects on particle dispersion were investigated. In order to achieve uniform particle dispersion, surface modification was applied to ZnO particles and untreated and surface-treated particles were compared. Effects of ultrasonic dispersion were also analyzed in terms of particle dispersion. Synthesized ZnO particles with varying conditions were characterized by measurement of surface area, X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). ZnO particles synthesized by varying conditions were incorporated into PHBV matrix by the melt-extrusion method using a twin-screw extruder. Fabricated PHBV/ZnO nanocomposites were characterized for their structural, thermal, and mechanical properties. SEM, XRD, and FTIR analyses were utilized for structural characterization of the nanocomposites. Thermal properties of the nanocomposites were characterized by thermogravimetry analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Mechanical properties were studied by tensile testing. Effects of different ZnO particles on the properties of PHBV were studied.
Benzer Tezler
- Effect of ZnO morphology on photocatalytic activity determined by no oxidation
ZnO morfolojisinin no oksidasyonu ile belirlenen fotokatalitik aktivite üzerine etkisi
ORHUN KAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ ÜNER
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTUĞRUL ERKOÇ
- Functional metal oxide surfaces: Photocatalytic, self-cleaning andmicro-/nanostructuring applications
Başlık çevirisi yok
SALİH VEZİROGLU
Doktora
İngilizce
2021
Metalurji MühendisliğiChristian-Albrechts-Universität zu KielPROF. DR. FRANZ FAUPEL
PROF. DR. LORENZ KİENLE
PROF. DR. JOST ADAM
- Suyun elektrolizi ile hidrojen üretimi için karbon destekli metal sülfür katalizörlerin hazırlanması
Preparing carbon supported metal sulfur catalysts for hydrogen production via water electrolysis
VEYSEL ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI MEHMET TAŞDEMİR
- The rational design of heterogeneous photocatalysts for the tandem photocatalytic hydrogen evolution and reduction of organic compounds in water
Suda tandem fotokatalitik hidrojen üretimi ve organik bileşiklerin indirgenmesi için heterojen fotokatalizörlerin rasyonel tasarımı
BEGÜMHAN KARAPINAR KOÇ