TiO2-polimer kompozit sistemlerinin atom transfer radikal polimerizasyonu ile sentezlenmesi ve boyar madde adsorpsiyonunda kullanılması
Synthesis of TiO2-polymer composite systems by atom transfer radicalpolymerization and their use in dye adsorption
- Tez No: 901249
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CANSEL TUNCER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizikokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
TiO2 termal kararlılığı, toksik olmaması ve olağanüstü optik özellikleri nedeniyle dikkat çeken bir kimyasal maddedir. Bu çalışmada, TiO2 temelli nanomalzemeler hazırlanmıştır. Hazırlanmış olan polimerler çevre duyarlılık özellikleri nedeniyle sulu çözeltilerdeki boyar madde adsorsiyonunda kullanılmıştır. TiO2 polimer matrislerde topaklanma eğilimi göstermektedir. TiO2'nin topaklanma eğilimini azaltmak için TiO2 yüzeylerinin modifiye edilmesi gerekir. Bu nedenle kullanılacak en iyi yöntem TiO2 yüzeylerine Yüzeyde Başlatılan Atom Transfer Radikal Polimerizasyonu (SI-ATRP) ile polimer zincirleri aşılamaktır. Bu tez çalışmasında, TiO2-polimer kompozit sistemleri hazırlanmıştır. İlk olarak TiO2 yüzeyleri modifiye edilerek, TiO2-Br makrobaşlatıcısı sentezlenmiştir. SI-ATRP yöntemi ile TiO2 yüzeyine polimer zincirleri aşılanmıştır (TiO2-polimer). Monomer olarak 2-(dimetilamino) etil metakrilat (DMA), N-izopropilakrilamid (NIPAM), tert-butil metakrilat (tBuMA) ve etilen glikol dimetilakrilat (EGDMA) kullanılmıştır. Asidik bloklar elde etmek için geri koruma kimyası ile PtBuMA blokları PMAA bloklarına dönüştürülmüştür. Bu monomerler kullanılarak yedi farklı kompozit sistem sentezlenmiştir. Hazırlanan TiO2-polimer kompozit sistemler, sulu çözeltide metilen mavisi boyar maddesini adsorplama çalışmasında adsorban olarak kullanılmıştır. Ön çalışmalar sonucunda en yüksek adsorpsiyon kapasitesi (q) ve adsorpsiyon yüzdesi (%W) değerlerine ulaşan TiO2-PMAA, TiO2-PDMA-b-PMAA ve TiO2-PMAA-b-PEGDMA kompozit sistemler için adsorpsiyon çalışmalarına devam edilmiştir. Adsorpsiyona boyar madde derişiminin ve adsorban miktarı değişiminin etkisi incelenmiştir. TiO2-PMAA-bPEGDMA kompozit sistemi ile üç farklı sıcaklık değerlerinde (25 °C, 35 °C, 50 °C) çalışılarak termodinamik hesaplamalar yapılmıştır. TiO2-PMAA-b-PEGDMA kompozit sistemi ile boyar madde arasındaki adsorpsiyonun Freundlich izoterm modeline ve yalancı ikinci dereceden kinetiğe uyduğu gözlemlenmiştir. Aynı zamanda ΔG, ΔH ve ΔS gibi termodinamik parametrelerde hesaplanmıştır. Kompozit sistemler, TEM, SEM, FTIR ve TGA analizleri ile aydınlatılmaya çalışılmıştır. Boyar madde adsorpsiyon çalışmalarında UV-vis spektrofotometresi kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
TiO2 is a chemical substance that attracts attention due to its thermal stability, nontoxicity and extraordinary optical properties. In this study, TiO2 based nanomaterials were prepared. The prepared polymers were used in dye adsorption in aqueous solutions due to their environmentally friendly properties. TiO2 tends to agglomerate in polymer matrices. TiO2 surfaces need to be modified to reduce the tendency of TiO2 to agglomerate. Therefore, the best method to use is to graft polymer chains onto TiO2 surfaces via Surface Initiated Atom Transfer Radical Polymerization (SI-ATRP). In this thesis study, TiO2-polymer composite systems were prepared. Firstly, TiO2-Br macroinitiator was synthesized by modifying TiO2 surfaces. Polymer chains were grafted onto the TiO2 surface using the SI-ATRP method (TiO2-polymer). 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMA), N-isopropylacrylamide (NIPAM), tert-butyl methacrylate (tBuMA) and ethylene glycol dimethylacrylate (EGDMA) were used as monomers. PtBuMA blocks were converted to PMAA blocks by deprotection chemistry to obtain acidic blocks. Seven different composite systems were synthesized using these monomers. The prepared TiO2- polymer composite systems were used as adsorbents in the study of adsorption of methylene blue dye in aqueous solution. As a result of preliminary studies, adsorption studies were continued for TiO2-PMAA, TiO2-PDMA-b-PMAA and TiO2-PMAA-bPEGDMA composite systems, which reached the highest adsorption capacity (q) and adsorption percentage (%W) values. The effect of dye concentration and adsorbent amount change on adsorption was examined. Thermodynamic calculations were made by working with the TiO2-PMAA-b-PEGDMA composite system at three different temperature values (25 °C, 35 °C, 50 °C). It was observed that the adsorption between the TiO2-PMAA-bPEGDMA composite system and the dyes obeyed the Freundlich isotherm model and pseudo second order kinetics. At the same time, thermodynamic parameters such as ΔG, ΔH and ΔS were also calculated. Composite systems have been tried to be elucidated with TEM, SEM, FTIR and TGA analyses. UV-vis spectrophotometer was used in dye adsorption studies.
Benzer Tezler
- Farklı morfolojilerde titanyum dioksit nanosistemlerin üretilmesi, karekterizasyonu ve biyolojik uygulamaları
Production, characterization and biological applications of titanium dioxide nanosystems in different morphologies
NURAY SERGİNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiProses ve Reaktör Tasarımı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YILMAZ
- Nanomaterials in macromolecular synthesis
Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı
AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Preparation of silver nanoparticles loaded polyaniline-titanium dioxide nanocomposite material and usage in environmental remediation
Gümüş nanoparçacıkların yüklendiği polianilin-titanyum dioksit nanokompozit malzemenin hazırlanması ve çevre ıslahında kullanımı
MOHAMED ELBUZEDI
Doktora
İngilizce
2020
KimyaAtılım ÜniversitesiMühendislik Sistemlerinin Modellenmesi ve Tasarımı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT KAYA
DOÇ. DR. SEHA TİRKEŞ
- İç ortam havasından biyoaerosol giderimi için pilot ölçekte antimikrobiyal nanolif filtrelerin üretimi ve mobil hava sterilizasyon sisteminin geliştirilmesi
Production of pilot scale antimicrobial nanofiber filters for bioaerosol removal from indoor air and development of a mobile air sterilization system
ABDURRAHMAN TANRIVERDİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
- Fabrication of innovative nanofiber membranes and development of removal systems for pollutants in various environments
Farklı ortamlardaki kirleticiler için yenilikçi nanofiber membranların üretilmesi ve giderim sistemlerinin geliştirilmesi
ELİFNUR GEZMİŞ YAVUZ
Doktora
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA YÜKSEL İMER