Silika esaslı kserojel ve aerojel kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of silica based xerogel and aerogel composites
- Tez No: 653026
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN DEVECİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Bu tez çalışmasında TEOS, volkanik tüf ve yerfıstığı kabuğu külünden sol-jel yöntemi ile silika kserojel ve aerojeller sentezlenmiştir. Malzemelerin çeşitli özellikleri XRD, FTIR, FESEM, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri, TGA, termal iletkenlik, yoğunluk ve temas açısı ölçümleri ile incelenmiştir. Silika aerojellerin silika kserojeller ile karşılaştırıldığında daha yüksek yüzey alanı, gözenek hacmi, termal dayanım ve daha düşük yoğunluk ve termal iletkenlik gösterdiği belirlenmiştir. PEG ve karbon siyahının malzemelerin özellikleri üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla silika kserojel ve aerojel kompozitleri hazırlanmıştır. PEG ve karbon siyahı ilavesinin malzemelerin özellikle gözenek yapısına olumlu etkileri olmuştur. Ardından TMCS ile yapılan yüzey modifikasyonu sonucu malzemelerin hidrofilik yapısının hidrofobik hale dönüştüğü gözlemlenmiştir. Elde edilen malzemeler arasında oldukça ucuz bir malzeme olan volkanik tüften atmosfer basıncında kurutma sonucu düşük bir maliyetle sentezlenen silika kserojeller (yüzey alanı: 195 m2/g ve yoğunluk: 0,037 g/cm3) MB adsorpsiyonunda adsorbent olarak değerlendirilmiştir. Taguchi optimizasyon yönteminin kullanıldığı bu proseste optimum deney koşullarında (zaman: 60 dakika, derişim: 20 mg/L, adsorbent miktarı: 0,0016 g/mL, sıcaklık: 40°C ve pH: 5) maksimum MB giderimi ve adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla %96,18 ve 51,967 mg/g olarak belirlenmiştir. 5 kez yapılan adsorpsiyon-desorpsiyon döngüsü sonucunda silika kserojelin MB adsorpsiyonu için hâlâ %70 verimle kullanılabildiği görülmüştür. Volkanik tüften sentezlenen silika kserojellerin antibakteriyel aktivite uygulamalarında taşıyıcı malzeme olarak kullanılabilirliği de araştırılmıştır. Farklı derişimlerdeki ε-poli-l-lizin kaplı linezolid yüklü silika kserojellerin E. coli bakterisine (Gram-negatif) karşı gösterdiği aktivite yayma plak metodu ile incelenmiştir. Silika kserojel ve linezolidin (Gram-pozitif bakteriler için etkili) tek başına antibakteriyel aktivite göstermediği, ancak ε-poli-l-lizin kaplı linezolid yüklü silika kserojellerin 0,220 μg/mL gibi düşük derişimlerde E. coli oluşumunu tamamen engellediği görülmüştür. Ucuz bir malzeme olan silika kserojellerin yeni tasarlanan bu sistemlerde taşıyıcı malzeme olarak kullanımının antibakteriyel hastalıkların azaltılması için yeni antibiyotiklerin üretimi yerine hazırda var olan antibiyotiklerin spektrumunun genişletilmesinde avantaj sağlayacağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Silica xerogels and aerogels were synthesized from TEOS, volcanic tuff and groundnut hull ash by sol-gel method in this study. Various properties of the materials were investigated with XRD, FTIR, FESEM, N2 adsorption-desorption isotherms, TGA, thermal conductivity, density and contact angle measurements. When compared to silica xerogels, it was specified that silica aerogels had higher surface area, pore volume, thermal stability, and lower density and thermal conductivity. To examine effects of PEG and carbon black addition on the properties of the materials, silica xerogel and aerogel composites were prepared. The addition of PEG and carbon black has synergistic effects on the properties of the materials especially their porous structure. Additionally, hydrophilic structure of the materials was converted to hydrophobic structure through surface modification of the materials using TMCS. Among the materials, silica xerogels obtained from low-cost volcanic tuff under ambient pressure drying (surface area: 195 m2/g and density: 0.037 g/cm3) were evaluated as an adsorbent for MB adsorption. In this process in which Taguchi optimization method was used, maximum MB removal and adsorption capacity was determined as 96.18% and 51.967 mg/g, respectively at optimum experimental conditions (time: 60 min, concentration: 20 mg/L, adsorbent dose: 0.0016 g/mL, temperature: 40°C ve pH: 5). After 5 adsorption-desorption cycle, it was observed that silica xerogel could be used with efficiency of 70% for MB adsorption. And also, utilization of silica xerogels synthesized from volcanic tuff as carrier materials for antibacterial applications was examined. Antibacterial activity of ε-poly-l-lysine capped linezolid loaded silica xerogels against E. coli (Gram-negative) was investigated by spread plate method at different concentrations. It was seen that silica xerogel and linezolid had no antibacterial activity separately; however, ε-poly-l-lysine capped linezolid loaded silica xerogels with the concentration of as low as 0.220 μg/mL inhibited E. coli growth. It is thought that usage of low-cost silica xerogels as carrier material in this new designed systems will provide advantage to extend the spectrum of existing antibiotics instead production of new antibiotics for decreasing bacterial diseases.
Benzer Tezler
- Controlled release of tetracycline hydrochloride from silica based polycaprolactone nanohybrides
Silika esaslı polikaprolakton nanohibritlerden tetrasiklın hidroklorürün kontrollü salınımı
AYBUKE CENGİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Silika esaslı mikro partiküllerle sulu ortamdan ağır metal uzaklaştırılması
Removal of heavy metals in aquatic environments by Silica based micro particles
YALÇIN KAAN TÜRKMENOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
KimyaMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SABAHATTİN DENİZ
YRD. DOÇ. DR. GÜLER DARTAN
- Development of silica based photonic crystals doped by rare-earth elements
Silika esaslı nadir toprak elementleri katkılı fotonik kristallerin geliştirilmesi
RAMAZAN DALMIŞ
Doktora
İngilizce
2020
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ IŞIL BİRLİK
- Silika esaslı üstün yalıtım performansına sahip malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of silica based super insulation materials
CEREN ÖNEY KIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Silika esaslı doğal hammadde ve atıklardan aerojel tozu üretimi ve karakterizasyonu
Aerogel powder production and characterization from silica based natural raw and waste materials
NAZAN SARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİL TOPLAN