Construction and photocatalytic investigation of cadmium(II) metal-organic frameworks based on a cyclotriphosphazene functionalized hexacarboxylate and divergent n-donor ligands
Siklotrifosfazen fonksiyonlu hekzakarboksilat ve farklı n-donör ligandlara dayalı kadmiyum(II) metal-organik kafes yapıların oluşturulması ve fotokatalitik incelenmesi
- Tez No: 892346
- Danışmanlar: PROF. DR. YUNUS ZORLU, DR. ELİF ÖZCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Çevre Mühendisliği, Chemistry, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Küresel su kirliliği, insan sağlığını, su ekosistemlerini ve biyolojik çeşitliliği olumsuz yönde etkileyen ciddi bir ekolojik tehdit oluşturmaktadır. İnsan sağlığına ve çevreye yönelik potansiyel tehlikeler göz önüne alındığında, renklendiricilerin atık sudan uzaklaştırılması çok önemlidir. Renklendiricilerin ortadan kaldırılmasına yönelik etkili ve çevre dostu yöntemlerin araştırılması son derece önemlidir. Adsorpsiyon, koagülasyon ve sedimantasyon gibi geleneksel yaklaşımlar, atık sulardan renklendiricilerin giderilmesinde yetersiz kalmakta, önemli derecede artık madde oluşmasına neden olmakta ve ek bertaraf prosedürleri gerektirmektedir. Gelişmiş oksidasyon işlemleri (AOP'ler), özellikle fotokataliz, atık sudaki çeşitli organik kirleticilerin etkin bir şekilde ortadan kaldırılması için umut verici bir strateji olarak ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada, siklotrifosfazen/N-donör karışık ligandlar kullanılarak yeni Cd(II) metal-organik kafes yapıların (MOF) sentezi, yapısı ve fotokatalitik etkinliği araştırılmıştır. PCP-3, PCP-4, PCP-5 ve PCP-6 (PCP, fosfazen bazlı koordinasyon polimerlerini ifade etmektedir) olmak üzere dört yenilikçi siklotrifosfazen/N-donör karışık ligand bazlı Cd(II) MOF'ları sentezlenmiştir. N-donör ligandlar olarak fenantrolin (phen), terpiridin (trp), 2,2'-bipiridin (2,2'-bpy) ve 4,4'-bipiridin (4,4'-bpy) kullanılarak sırasıyla PCP-3, PCP-4, PCP-5 ve PCP-6 koordinasyon polimerleri elde edilmiş ve metilen mavisi (MB), metil turuncu (MO), rodamin B (RhB) ve reaktif turuncu 16 (RO16) dahil olmak üzere çeşitli boyaların atık sudan uzaklaştırılması sırasında gösterdiği fotokatalitik potansiyel araştırılmıştır. UVA ışınlaması altında, MOF yapılar seçilen boyaların degradasyonunda dikkate değer bir verimlilik sergileyerek atık su arıtımındaki potansiyellerini ortaya koymuştur. Mekanistik bir çalışma, Cd(II) MOF yapılarının fotobozunma yollarındaki rolünü, anahtar ara maddeleri ve reaksiyon mekanizmalarını aydınlatmıştır. Ek olarak, bu araştırma kafes yapıların lüminesansını ve optik özelliklerini inceleyerek bunların optik cihazlar ve sensörlerdeki potansiyel uygulamalarına dair bilgiler sunmuştur. PCP'ler MB, RhB, MO ve RO16 boyalarının bozunmasında kayda değer fotokatalitik aktiviteler sergileyerek 40 ila 60 dakika içinde %95'e varan bozunma verimliliği elde etmiştir. PCP'ler, ardı ardına yapılan beş denemede dikkate değer bir yeniden kullanılabilirlik ve verimlilik sergilemiştir. Fotokatalitik bozunma mekanizmasının aydınlatılması, O2•⁻ ve •OH'yi birincil reaktif radikaller olarak tanımladı. Sentezlenen PCP'ler N-donör tipine bağlı olarak üstün fotokatalitik aktiviteler sergileyerek, çevresel iyileştirme alanında gelecekteki araştırmalar için potansiyel anahtar fotokatalizörler olarak konumlandırılmaktadır. X-ışını kristalografisi, Toz-XRD, TGA, FTIR, SEM-EDX ve UV-DRS ölçümlerini içeren karakterizasyon teknikleri, Cd(II) iyonları ve siklotrifosfazen bağlayıcıları arasında farklı bağlanma modlarına sahip Cd(II) MOF'ların oluşumunu doğrulamıştır. Çalışma, siklotrifosfazen bazlı PCP'lerin sentezi ve yapısının anlaşılmasına katkıda bulunarak atık sudan çeşitli boyaların uzaklaştırılması için umut verici fotokatalitik yeteneklerini vurgulamaktadır. Mekanistik yönlerin anlaşılması ve lüminesans/optik özelliklerin araştırılması, bu koordinasyon polimerlerinin çevresel ve optik alanlardaki potansiyel uygulamalarını incelemiştir.
Özet (Çeviri)
Global water pollution poses a severe ecological threat, adversely impacting human health, aquatic ecosystems, and biodiversity. Addressing the removal of colourants from wastewater is paramount, given their potential hazards to human well-being and the environment. The quest for effective and eco-friendly methods to eliminate colourants is of utmost significance. Conventional approaches such as adsorption, coagulation, and sedimentation have demonstrated inadequacies in removing colourants from wastewater, generating substantial residual breaks and necessitating additional disposal procedures. Advanced oxidation processes (AOPs), especially photocatalysis, have emerged as a promising strategy for efficiently eliminating diverse organic contaminants in wastewater. This study investigates the synthesis, structure, and photocatalytic efficacy of novel Cd(II) MOFs, utilizing innovative cyclotriphosphazene/N-donor mixed ligands. Four Cd(II) MOFs, named PCP-3, PCP-4, PCP-5, and PCP-6 (PCP denotes phosphazene-based coordination polymers), were synthesized and were investigated for their photocatalytic potential in removing a variety of dyes, including methylene blue (MB), methyl orange (MO), rhodamine B (RhB), and reactive orange 16 (RO16) from wastewater. Under UVA irradiation, the synthesized MOFs exhibit remarkable efficiency in degrading the selected dyes, exhibiting their potential in wastewater treatment. A mechanistic study explores the Cd(II) MOF's role in the photodegradation pathways, elucidating key intermediates and reaction mechanisms. Additionally, this investigation explores the luminescence and optical properties of the MOFs, offering insights into their potential applications in optical devices and sensors. The PCPs demonstrated noteworthy photocatalytic activities in the degradation of MB, RhB, MO, and RO16 dyes, achieving up to 95% degradation efficiency within 40 to 60 minutes. The PCPs exhibited remarkable reusability and efficiency over five consecutive runs. The elucidation of the photocatalytic degradation mechanism identified O2•⁻ and •OH as the primary reactive radicals. The PCP's superior photocatalytic activities depend on the N-donor type, positioning them as potential key photocatalysts for future research in environmental remediation. Characterization techniques, including X-ray crystallography, powder-XRD, TGA, FTIR, SEM-EDX, and UV-DRS measurements confirm the formation of Cd(II) MOFs with distinct binding modes between Cd(II) ions and cyclotriphosphazene linkers. This study contributes to understanding the synthesis and structure of PCPs, emphasizing their promising photocatalytic capabilities for diverse dye removal from wastewater. Insights into mechanistic aspects and exploration of luminescence/optical properties enhance the potential applications of these coordination polymers in environmental and optical fields.
Benzer Tezler
- Katkı maddesi varlığında nano titanyum dioksit eldesi ve nanoakışkan olarak kullanımının incelenmesi
Investigation of the production of nano titanium dioxide in the presence of additives and its use as a nanofluid
REYHAN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMEL AKYOL
PROF. DR. AHMET SELİM DALKILIÇ
- Titanyum dioksit nanopartiküllerinin yeşil sentez yöntemiyle sentezlenmesi ve antifungal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of titanium dioxide nanoparticles by green synthesis and investigation of their antifungal properties
CANSU ZEYBEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN
PROF. DR. SAİP NAMİ KARTAL
- İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı
Ion selective sol-gel film synthesis and usage as optical sensor
MERVE UMUTLU
- Graphitic carbon nitride/red phosphorus heterojunctions decorated with platinum nanoparticles as catalysts for the photo-assisted hydrolysis of ammonia borane
Amonyak boranın foto yardımlı hidrolizi için katalizör olarak platin nanoparçacıklarla dekore edilmiş grafit karbon nitrür/kırmızı fosfor heteroeklemleri
SILA ALEMDAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- Boyalara ve kaplamalara nano metal oksit katkısının fiziksel, antikorozif ve antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
Determination of physical, antiorrosive and antibacterial effects of nano metal oxide additives to paints and coatings
EZGİ KIZILKONCA DURAN