Amonyum perklorat ve peroksit tipi enerjetik materyallerin tayininde nanoparçacık esaslı sensörler geliştirilmesi
Development of nanoparticle based sensors for the detection of ammonium perchlorate and peroxide-type energetic materials
- Tez No: 838667
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEM ARDA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Analitik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Patlayıcı maddelerin yüksek hassasiyette ve seçici olarak tayinlerinin yapılabilmesi sınır güvenliği ve terörle mücadele açısından oldukça önemlidir. Tez kapsamında yürütülen ilk çalışmada tayini gerçekleştirilen amonyum perklorat, roket yakıtlarında ve piroteknik bileşenlerde oksitleyici olarak kullanılan bir enerjetik maddedir. Piroteknikler sınıfına dahil olan amonyum perkloratı kantitatif olarak tayin edebilmek için seçici, uygulaması kolay ve nanomateryal temelli bir moleküler spektroskopik sensör geliştirilmiştir. Geliştirilen spektroskopik sensörde altın nanopartiküller katyonik imidazolyum bazlı iyonik likit ile modifiye edilmiştir. Sensörün tayin prensibi, perklorat anyonu ile bazik koşullarda zwitteriyonik formlu IL-modifiye AuNP'ler arasındaki anyon – π etkileşimine dayanmaktadır. Sonuçta agrege olan altın nanopartiküllerin yüzey plazmon rezonans (SPR) bandı değişmektedir. Spektrofotometrik hesaplamalarda 700 nm'deki absorbansın (A700nm) 540 nm'dekine (A540nm) oranlanmasıyla düzeltilmiş absorbans değerleri elde edilmiştir. 5,0–22,5 µmol L-1 aralığındaki amonyum perklorat konsantrasyonları için lineer sonuçlar alınmış ve yöntemin belirtme sınırı (LOD) 1,50 µmol L-1 olarak bulunmuştur.Geliştirilen yöntemde AP'nin diğer patlayıcı maddeler yanında seçimliliği araştırılmış ve toprakta yaygın olarak bulunan iyonların bozucu etkileri incelenmiştir. Geliştirilen sensör, maytap örnekleri kullanılarak referans ekstraktif–spektrofotometrik prosedüre karşı istatistiksel olarak kıyaslanmıştır. Yapısında nitro grupları ya da aromatik yapı bulunmaması nedeniyle TATP'yi spektrofotometrik olarak doğrudan tayin edebilen bir yöntem bulunmamaktadır. Tez kapsamındaki ikinci çalışmada, TATP'nin doğrudan tayinine olanak sağlayan, harici bir asit ilave edilmeksizin TATP'nin hidroliz yoluyla ayrışmasına dayalı bir moleküler spektroskopik sensör geliştirilmiştir. Geliştirilen TATP tayin yönteminin çözelti fazında belirtme sınırı (LOD) 3,3 mg L-1'dir. Geliştirilen yönteme toprakta yaygın olarak var olan iyonların ve TATP'ye renk ve görünüş benzerliklerinden dolayı kamuflaj malzemesi olarak kullanılan maddelerin etkilerini araştırmak amacıyla ayrıntılı bir girişim (interferans) analizi yapılmıştır. Ayrıca yöntemin doğruluğunun araştırılması için TATP'nin patlayıcı karışımlarından geri kazanımları incelenmiştir. Geliştirilen yöntem TATP ile kirletilmiş toprak örnekleri kullanılarak referans GC–MS yöntemine karşı valide edilmiş ve sonuçlar istatistiksel olarak kıyaslanmıştır.
Özet (Çeviri)
Highly sensitive and selective determination of explosive substances is crucial for border security and anti-terrorism activities. Ammonium perchlorate, determined in the first study carried out within the scope of the thesis, is an energetic substance used as an oxidizer in rocket fuels and pyrotechnic components. A selective, easy-to-apply, and nanomaterial-based molecular spectroscopic sensor has been developed to quantitatively determine ammonium perchlorate, which belongs to the class of pyrotechnics. In the developed spectroscopic sensor, gold nanoparticles were modified with a cationic imidazolium–based ionic liquid. The detection principle of the sensor is based on the anion – π interaction between the perchlorate anion and the zwitterionic form of IL-modified AuNPs in alkaline conditions. As a result, the surface plasmon resonance (SPR) band of the aggregated gold nanoparticles changes. In the spectrophotometric calculations, the corrected absorbance values were obtained by dividing the absorbance at 700 nm to that at 540 nm. Linear results were obtained for ammonium perchlorate concentrations in the range of 5,0–22,5 µmol L-1, and the limit of detection (LOD) of the method was found to be 1,50 µmol L-1. In the developed method, the selectivity of AP determination in the presence of other explosive materials was investigated. Also, the interference effects of the ions found in the soil were examined. The developed sensor was statistically compared against the reference extractive–spectrophotometric procedure using sparkler samples. Due to the absence of nitro groups or aromatic structures in its structure, there is no method in the literature that can directly determine TATP spectrophotometrically. In the second study within the scope of the thesis, a molecular spectroscopic sensor was developed based on the decomposition of TATP by hydrolysis without the addition of external acid, allowing the direct determination of TATP. The limit of detection (LOD) of the developed TATP method is 3,3 mg L-1 for the solution phase. Interference effect analysis was carried out in order to investigate the effects of the ions commonly present in the soil and of the substances used as camouflage materials due to their color and appearance similarity to TATP. Also, the accuracy of the method was investigated by examining the analyte recovery from explosive mixtures. The developed method was validated against the reference GC–MS method using TATP–contaminated soil samples, and the results were compared statistically.
Benzer Tezler
- Cryztallization of ammonium perclorate
Amonyum perkloratın kristallendirilmesi
SONGÜL TANRIKULU
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM ÖZKAR
- İçme sularından nitrat ve perkloratın elementel kükürt bazlı ototrofik süreçlerle giderimi
Removal of nitrate and perchlorate from drinking water by elemental sulfur based autotrophic processes
BETÜL GÖNCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Çevre MühendisliğiHarran ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN UYANIK
- Simultaneous nitrate and perchlorate reduction from drinking water by elemental sulfur-based autotrophic and mixotrophic denitrification processes
İçme sularından nitrat ve perkloratın kükürt bazlı ototrofik ve miksotrofik denitrifikasyon süreçleriyle eşzamanlı giderimi
DENİZ UÇAR
Doktora
İngilizce
2016
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE ÇOKGÖR
- Mechanical properties of solid rocket propellants
Katı roket yakıtlarının mekanik özellikleri
AHMET GÖÇMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKÜ YILMAZER
- 2-aminobenzo[c]sinnolin içeren polimer ve kopolimerlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of 2 aminobenzo[c]cinnolines containing polymer and copolymers
SABRİYE ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET GÜLCE