SiO2, TiO2, ZnO ve Ag katkılı manyetik çekirdek-kabuk yapılı nanokompozit katalizörlerin üretimi, karakterizasyonu, fotokatalitik ve antibakteriyel aktivitelerinin incelenmesi
Production and characterization of SiO2, TiO2, ZnO ve Ag doped magnetic core-shell nanochomposite catalysts, investigation of their photocatalytic and antibacterial activities
- Tez No: 518546
- Danışmanlar: PROF. DR. TANER TEKİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 191
Özet
Çekirdek-kabuk yapılı malzemeler, kimyasal stabilizeye, yüksek etkinliğe, düşük maliyete ve büyük yüzey alanına sahip olduğundan katalizör olarak kullanılmaya oldukça elverişlidirler. Bu tez kapsamında, Fe3O4, Fe3O4@SiO2, Fe3O4@SiO2@TiO2, Fe3O4@SiO2@ZnO, Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag ve Fe3O4@SiO2@ZnO-Ag nanokompozit katalizörleri sentezlenmiştir. Sentezlenmiş olan nanokompozitlerin yapısal özelliklerinin incelenebilmesi için TEM, SEM-EDS, XRD, FT-IR, BET ve optik özelliklerinin incelenebilmesi için UV-Vis ve Dönüşümlü Voltametri analizlerinden faydalanılmıştır. Sentezlenen nanokompozitlerin fotokatalitik ve antibakteriyel özellikleri incelenmiştir. Nanokompozitlerin sentezi dört aşamadan oluşmaktadır. İlk olarak, solvotermal yöntem yardımıyla Fe3O4 nanopartikülleri sentezlenmiştir. İkinci aşamada, üretilmiş olan Fe3O4 nanopartiküllerin yüzeyi SiO2 ile Stöber metodu yardımıyla kaplanarak Fe3O4@SiO2 nanokompozitleri üretilmiştir. Üçüncü aşamada hidrotermal yöntem yardımıyla Fe3O4@SiO2@TiO2 ve Sol-jel yöntemi yardımıyla Fe3O4@SiO2@ZnO nanokompozitleri sentezlenmiştir. Son aşamada ise, sentezlenmiş olan Fe3O4@SiO2@TiO2 ve Fe3O4@SiO2@ZnO nanopartikülleri sol-jel yöntemi yardımıyla Ag ile katkılanarak Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag ve Fe3O4@SiO2@ZnO-Ag nanokompozitleri elde edilmiştir. Elde edilen nanopartiküllerin ortalama çapları TEM ve SEM analizleri yardımıyla sırasıyla 210, 220, 240, 230, 255 ve 235 nm olarak belirlenmiştir. XRD analizleri yardımıyla sentezlenmiş olan nanokompozitlerin içerikleri birebir olarak her bir malzemenin karakteristik piklerini gösterdiği ve UV-Vis ölçümleri ile yasak enerji bant aralıkları belirlenmiştir. Dönüşümlü voltametri ölçümleriyle 1,95 mA/cm2'lik en yüksek akım yoğunluğu ve BET analizleriyle 697 m2/g'lık en büyük yüzey alanı değerine sahip nanokompozitin Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag olduğu tespit edilmiştir. Nanokompozitlerin kesikli reaktörde fotokatalitik aktivitelerini ölçmek amacıyla 20ppm'lik Acid Blue 161 boya çözeltisindeki bozunma incelenmiştir ve en iyi giderim gösteren Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag nanokompozit fotokatalizörü boyanın tamamını 90-105 dk içerisinde parçalamıştır. Nanokompozitlerin antibakteriyel aktivitelerinin belirlenebilmesi için Escherichia coli'ye karşı antibakteriyel davranışları değerlendirilmiş ve en iyi antibakteriyel aktiviteyi bakteri sayısında %99,2 oranında azalmayı sağlayan Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag nanokompozitleri olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Core-shell materials are highly suitable for use as catalysts since they have the chemical stability, high activity, low cost and large surface area. In this thesis, Fe3O4, Fe3O4@SiO2, Fe3O4@SiO2@TiO2, Fe3O4@SiO2@ZnO, Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag and Fe3O4@SiO2@ZnO-Ag nanocomposite catalysts have been synthesized. In order to examine the structural properties of the synthesized nanocomposites, TEM, SEM-EDS, XRD, FT-IR were used. The BET, UV-Vis and Voltammetry analyzes were used to examine their optical properties. The photocatalytic and antibacterial properties of the synthesized nanocomposites have been investigated. The synthesis of nanocomposites consists of four steps. Firstly, Fe3O4 nanoparticles were synthesized by solvothermal method. In the second step, Fe3O4@SiO2 nanocomposites were produced by coating the surface of the produced Fe3O4 nanoparticles with SiO2 with the aid of the Stöber method. In the third step, Fe3O4@SiO2@TiO2 and Fe3O4@SiO2@ZnO nanocomposites was synthesized by hydrothermal and sol-gel method, respectively. In the last step, the synthesized Fe3O4@SiO2@TiO2 and Fe3O4@SiO2@ZnO nanoparticles were doped with Ag particles by the sol-gel method, and Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag and Fe3O4@SiO2@ZnO-Ag nanocomposites were obtained. The average diameters of the obtained nanoparticles by TEM and SEM analyzes were determined as 210, 220, 240, 230, 255 and 235 nm, respectively. The contents of the nanocomposites synthesized by XRD analyzes showed that the nanocomposites showed the characteristic peaks of each material and their band gap of forbidden energies were determined by UV-Vis measurements. the nanocomposite Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag with the largest surface area value of 697 m2/g and highest current density of 1.95mA/cm2 determined by BET and voltammetry measurements. In order to measure the photocatalytic activity of the nanocomposites in the batch reactor, the degradation in the 20 ppm Acid Blue 161 dye solution was investigated and the best removal of Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag nanocomposite photocatalyst degraded the dye completely within 90-105 minutes. To determine the antibacterial activities of nanocomposites antibacterial behavior against Escherichia coli was assessed and the best antibacterial activity was determined to be Fe3O4@SiO2@TiO2-Ag nanocomposites, which resulted in a 99.2% reduction in the number of bacteria.
Benzer Tezler
- Bazı nano partiküllerin sarıçam (Pinus sylvestris L.) tohumlarının çimlenmesi üzerindeki etkileri
The effect of some nano particules on success of scots pine (Pinus sylvestris L.) seeds
HALİT MUSA ÇELİKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Ormancılık ve Orman MühendisliğiKastamonu ÜniversitesiOrman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEZGİN AYAN
- Fabrication and characterization of nanocomposite flat-sheet polymeric membranes
Polimerik nanokompozit düz plaka membranların üretimi ve karakterizasyonu
MERVE ŞİLE
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Güneş enerjili sıcak su sistemi kolektöründe nanoakışkan kullanımının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the use of nanofluid in solar water heating system collector
ADİLE ŞENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ATMACA
- Li2O - ZnO - Al2O3 camlarının kontrollü kristalizasyonu ve cam seramiklerin karakterizasyonu
The Controlled crystallization of Li2O - ZnO - Al2O3 - SiO2 glasses and the characterization of glass ceramics
ENGİN MAYTALMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM DEMİRKESEN
- Effects of chloride ion and the types of oxides on the antibacterial activities of inorganic oxide supported Ag materials
Klorur iyonunun ve oksit çeşitlerinin inorganik oskit destekli gümüş malzemelerinin antibakteriyel aktiviteleri üzerindeki etkisi
MERT TUNÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FUNDA TIHMINLIOĞLU
YRD. DOÇ. DR. EROL ŞEKER