Geri Dön

Defect engineering: Advancing the structural properties of UiO-66 via modulation approach

Kusur mühendisliği: UıO-66'nın yapısal özelliklerinin modülasyon yaklaşımıyla geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 879461
  2. Yazar: ÖYKÜ BALTACI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BURCU AKATA KURÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 130

Özet

Gözenekli malzeme sınıflarından metal-organik çerçeveler (MOF'ler), yapısal ve kimyasal çeşitlilikleri, gözenek boyutu dağılım spektrumları ve kimyasal işlevsellikleri ile dikkat çekmektedir. Bu çeşitlilik ve benzersiz yapıları, metal-organik çerçevelere adsorpsiyon ve kataliz gibi birçok alanda inanılmaz bir potansiyel kazandırır. Zirkonyum bazlı metal-organik çerçeveler yüksek termal, kimyasal ve mekanik stabiliteleriyle öne çıkmaktadır. Zirkonyum bazlı metal-organik bir çerçeve olan UiO-66, literatürde en çok araştırılan metal-organik çerçevelerden biridir. Kusur mühendisliği yaklaşımı, UiO-66'nın gözenekliliğini ve işlevselliğini geliştirmek, böylece performansını artırmak için kullanılır. Kusur mühendisliği, metal-organik çerçevelerdeki yapısal kusurları kontrollü ve sentetik yollarla manipüle eder. Bu yaklaşımın, yüksek yoğunluktaki kusurları tolere ederken stabilitesini koruyan UiO-66 üzerinde etkinliği kanıtlanmıştır. UiO-66'nın bu olumlu özelliklerinden dolayı literatürde UiO-66 çerçevesindeki kusurların kontrol altına alınmasına yönelik birçok çalışma yapılmıştır. Modülasyon yaklaşımıyla sentezlenen metal-organik çerçeveler, ideal (kusursuz) çerçevelerden daha yüksek gözenekliliğe, yüzey alanına ve hidrofilikliğe sahip olma eğilimindedir ve dolayısıyla yapılarındaki eksik bağlayıcı/küme kusurları sayesinde gelişmiş adsorpsiyon performansına sahiptir. Bu şekilde UiO-66 metal-organik çerçevesindeki yapısal kusurların kontrolü sağlanabilir. Kusurlu metal-organik çerçeveler adsorpsiyon, kataliz ve saflaştırma alanlarındaki birçok uygulamada kullanılabilir. Bu çalışmada öncelikle temel malzeme olarak referans Zirkonyum bazlı UiO-66 sentezlmiş, ardından sıcaklık, zaman modülasyonu ve modüle edici ajanların varlığında kusurlu UiO-66 sentezlenmiştir. Böylece değişen modülatör miktarı, reaksiyon sıcaklığı ve reaksiyon süresinin UiO-66'nın fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkisi çeşitli analizlerle belirlenmiştir. Sonuçlar, UiO-66'nın yüzey alanının, gözenekliliğinin, toplam gözenek hacminin ve su alma kapasitesinin, modülatör konsantrasyonu ve modülatör asitliği arttıkça artma eğiliminde olduğunu ortaya koymuştur. Üstelik daha düşük reaksiyon sıcaklığı ve daha düşük sentez süresi, daha kusurlu bir UiO-66 yapısına yol açmıştır. Sonuçlar ayrıca UiO-66'nın morfolojisi, yüzey alanı, kusurluluğu ve su alma kapasitesinin, MOF'ların modülasyon yaklaşımıyla de-novo sentez ile yeniden uyarlanabileceğini göstermiştir. Çalışmada elde edilen sonuçlar, kusur mühendisliği yaklaşımıyla modülatör varlığında sentezlenen metal-organik çerçevelerin su toplama uygulamalarında performansının arttırılmasına yol açabilir.

Özet (Çeviri)

Among the porous material classes, Metal-Organic Frameworks (MOFs) draw attention with their structural and chemical diversity, pore size distribution spectrum and chemical functionality. These diversity and unique structures give MOFs incredible potential in many fields such as adsorption and catalysis. Zirconium-based MOFs stand out with their high thermal, chemical and mechanical stability. UiO-66, a Zirconium-based MOFs, is one of the most researched metal-organic frameworks in literature. Defect engineering approach, is used to improve the porosity and functionality of UiO-66, thereby increasing its performance. Defect engineering manipulates the structural defects in MOFs by controlled and synthetic means. This approach has proven effectiveness on UiO-66, which retains its stability while tolerating high density of defects. Due to these positive properties of UiO-66, many studies have been carried out in the literature on controlling the defects in the UiO-66 framework. MOFs synthesized through modulation approach tend to have higher porosity, surface area, and hydrophilicity than ideal (defect-free) frameworks, and therefore improved adsorption performance, thanks to the missing linker/cluster defects in their structures. In this way, control over structural defects in the UiO-66 MOF can be achieved. Defective metal-organic frameworks can be used in many applications in the fields of adsorption, catalysis and purification. In this study, firstly, the reference Zirconium-based UiO-66 has been synthesized as the base material, and then defective UiO-66 has been synthesized through temperature, time modulation, and in the presence of modulating agents. Thus, the effects of changing modulator amount, reaction temperature and reaction time on the physical and chemical properties of UiO-66 has been determined by various analyses. The results revealed that the surface area, porosity, total pore volume and the water uptake capacity of UiO-66 tend to increase with increasing modulator concentration and modulator acidity. Moreover, the lower reaction temperature and the lower synthesis time led to a more defective UiO-66 framework. The results also exhibited that the morphology, surface area, defectivity and the water uptake capacity of UiO-66 can be tailored by the modulation approach via de-novo synthesis of MOFs. The results obtained in this study can lead to the improvement of performance in water harvesting applications of MOFs synthesized in the presence of modulator with a defect engineering approach.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    411785

    Terkos havzasında tuzlu su girişimlerinin geçici elektromanyetik ve doğru akım özdirenç yöntemleriyle araştırılması

    Investigation of saltwater intrusion in terkos basin using transient electromagnetic and direct current resistivity methods

    AYÇA SULTAN ARDALI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYSAN GÜRER

  2. Tez No

    411792

    Sanayi işletmelerinde üretim kayıplarının muhasebeleştirilmesi ve bir uygulama

    Accounting of production losses in industrial businesses and an application

    İLYAS YEŞİLYURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    İşletmeKırıkkale Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. CİHAT KARTAL

  3. Tez No

    411861

    Treatment of multiple gingival recessions with two different approaches

    Çoklu dişeti çekilmelerinin tedavisinde farklı iki tedavi yaklaşımı

    İLKNUR ÖZENCİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Diş HekimliğiYeditepe Üniversitesi

    Periodontoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RECEP SELÇUK YILMAZ

  4. Tez No

    411872

    Çocuk kalp damar cerrahisi yoğun bakım ünitesinde postoperatif kavşak kaynaklı ektopik taşikardi; sıklık ve risk faktörleri

    Junctional ectopic tachycardia after pediatric cardiac surgery; incidence and outcome

    NESLİHAN KIPLAPINAR

    Tıpta Yan Dal Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Göğüs Kalp ve Damar CerrahisiSağlık Bakanlığı

    Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ENDER ÖDEMİŞ

  5. Tez No

    411879

    Numerical modeling of the bosphorus exchange flow dynamics

    İstanbul Boğazı değişim akımlarının sayısal modellenmesi

    ADİL SÖZER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Deniz BilimleriOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Oşinografi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİN ÖZSOY

Geri Dön