Synthesis and characterization of surface functionalized graphitic carbon nitrides and their liquid phase processing
Yüzey fonksiyonlu grafitik karbon nitrürlerin sentezi, karakterizasyonu ve sıvı fazda çalışılması
- Tez No: 761271
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA KEMAL BAYAZIT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Grafitik carbon nitrürün (g-C3N4) özellikleri, ısıtma hızı, başlangıç malzemesi, ısıl işlem sıcaklığı, zaman ve atmosfer ayarlanarak modifiye edilmetedir. Bu tezde başlangıç malzemesinin g-C3N4'ün yapısal, optic, kimyasal ve ısıl özelliklerine etkisi çalışılmıştır. g-C3N4 türevleri, üre, disiyandiamit, tiyosemikarbazit, semikarbazit hidroklorür ve tiyosemikarbazit hidroklorür başlangıç malzemeleri kullanılarak ısıl işlem method ile 600 °C'de 4 saat bekletilerek sentezlenmiştir. En geniş ışık absorpsiyon aralığı ve en düşük kristalit boyutu (3.599 nm) yapısında oksijen (O) bulunan semikarbazit hidroklorürden üretilen karbon nitrürde (S-C3N4) elde edilmiştir. X-ışını kırınımı (XRD) ve Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), oksijen etkisini doğrulamıştır ve X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), C-O bağ oluşumunu göstermiştir. Tiyosemikarbazid hidroklorürden türetilen karbon nitrür (TCl-C3N4) daha az sıkı paketlenmiş kristal oryantasyonu ile küçük kristalit boyutları (3.913 nm) sergilemiştir. S-C3N4 ve TCI-C3N4 verimi sırasıyla %0.7 ve %11,71 bulunmuştur. Üreden üretilen karbon nitrür (U-C3N4) ve disiyandiamidden üretilen karbon nitrür (D-C3N4), indirgeme ve silanizasyon reaksiyonları kullanılarak modifiye edilmiştir. g-C3N4, çözücü, yük oranı, pasif gaz saflığı ve işlevselleştirme yönteminin yüzey modifikasyonu üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. En yüksek modifikasyon miktarı (20 atom başına 1) tetrahidrofuran (THF), 7:1 (Na:C) oranı ve nitrojen ortamında U-C3N4 kullanılarak elde edilmiştir. XPS tarafından incelenen üçüncül nitrojen içeriği, fonksiyonel grup ilavesini doğrulamıştır. Ayrıca, alkil zincirlerinin kovalent bağlanması XPS ile gösterilmiştir. Yüksek saflıkta argon kullanımı, modifikasyon miktarını dört kat artırmıştır.
Özet (Çeviri)
The properties of graphitic carbon nitride (g-C3N4) can be tuned by heating rate, precursor type, thermal treatment temperature, time, and atmosphere. This thesis studied the effect of precursor type on the structural, optical, chemical, and thermal properties of the g-C3N4s. The g-C3N4 derivatives were prepared via a thermal treatment method at 600 °C for 4 hours using urea, dicyandiamide, thiosemicarbazide, semicarbazide hydrochloride, and thiosemicarbazide hydrochloride precursors. The highest light absorption range and lowest crystallite size (3.599 nm) were obtained from semicarbazide-based carbon nitride (S-C3N4) with oxygen (O) moieties in the structure. X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) confirmed the effect of O moieties on the framework of g-C3N4s, and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) revealed C-O bond formation. The thiosemicarbazide hydrochloride-derived carbon nitride (TCl-C3N4) exhibited small crystallite sizes (3.913 nm) with less tightly-packed crystal orientation. The yield of S-C3N4 and TCl-C3N4 were 0.7% and 11.71%, respectively. The urea-derived carbon nitride (U-C3N4) and dicyandiamide-derived carbon nitride (D-C3N4) were functionalized using reduction and silanization reactions. The effect of g-C3N4, solvent, charge ratio, inert gas purity, and functionalization method on surface modification was evaluated. The highest degree of functionalization (1 per 20 atoms) was obtained using U-C3N4 in tetrahydrofuran (THF), 7:1 (Na:C) ratio and nitrogen environment. Tertiary nitrogen content probed by XPS confirmed the functional group addition. Moreover, the covalent attachment of alkyl chains was shown by XPS. High-purity argon use increased the degree of functionalization by four times.
Benzer Tezler
- Synthesis of acrylic modified hexagonal boron nitride polymers by ATRP
Akrilik fonksiyonlandırılmış hekzagonal bor nitrür polimerlerinin ATRP ile sentezlenmesi
BÜŞRA AKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- Synthesis and characterization of graphene oxide-based self-healable nanocomposite hydrogels
Grafen oksit esaslı kendini onaran nanokompozit hidrojellerin sentezi ve karakterizasyonu
EZGİ BERFİN ÇEPER
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN GÜNEY
- Ditiyonepirol tarzı iletken polimerlerin sentezi, karakterizasyonu ve bu polimerlerin biyosensör uygulamaları
The synthesi̇s and characteri̇zati̇on of dithionepyrrole style conducti̇ve polymers and bi̇osensor appli̇cati̇ons of these polymers
HACER AZAK
Doktora
Türkçe
2015
KimyaKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN BEKİR YILDIZ
- Elektro döndürme yöntemi ile elde edilen karbon nanolif ve karbon nanotüplerin karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi
Characterisation and functionalization of electrospun carbon nanofibers and carbon nanotubes
MERVE YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. FİLİZ ALTAY
- Electrochemical and scanning probe microscopic studies on modified carbon fiber surfaces
Modifiye edilmiş karbon fiber yüzeylerinde elektrokimyasal ve taramalı prop mikroskopik çalışmalar
CAN METEHAN TURHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. SEZAİ SARAÇ