Siyah titanyum dioksit nanoyapıların elektrokimyasal metotlar ile sentezlenmesi ve antibakteriyel özelliklerinin değerlendirilmesi
Synthesis of black titanium dioxide nanostructures by electrochemical methods and evaluation of antibacterial properties
- Tez No: 921137
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEM BAYRAM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Kimya, Metalurji Mühendisliği, Science and Technology, Chemistry, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Siyah titanya (titanyum dioksit - TiO2), düşük bant aralığı ve artırılmış ışık absorpsiyon kapasitesiyle, geleneksel titanyaya kıyasla üstün fotokatalitik ve antibakteriyel özellikler sunmaktadır. Bu çalışmada, siyah titanya nanotüp dizilerinin elektrokimyasal indirgeme yöntemiyle sentezi ve detaylı karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Titanyum yüzeyleri, farklı morfolojilere sahip nanotüp yapılarını üretmek için anodik oksidasyona tabi tutulmuş, ardından sodyum sülfat elektrolitlerinde çeşitli süre ve voltaj değerlerinde katodik polarizasyona maruz bırakılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları; Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-Işını Analizi (EDS), X-Işını Kırınım Analizi (XRD), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Su Temas Açısı (WCA) ölçümü, yüzey enerjisi analizi, UV-Vis Spektroskopisi, X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve Elektron Paramanyetik Rezonans (EPR) yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, katodik polarizasyonun titanyanın morfolojisi veya kristal yapısında önemli bir değişikliğe yol açmadığını göstermiştir. Optimal polarizasyon parametreleri 5 V ve 60 saniye olarak belirlenmiştir. Siyah titanyanın bant aralığının normal titanyaya kıyasla azaldığı ve Ti+3 iyonları ile oksijen boşlukları gibi kusurların tespit edildiği gözlemlenmiştir. Gram-pozitif Staphylococcus aureus ve gram-negatif Escherichia coli bakterileri üzerinde hem aydınlık hem de karanlık koşullarda yapılan antibakteriyel etkinlik testlerinde, siyah titanyanın düz titanyum folyoya kıyasla bakterileri %55–75 oranında azalttığı, ancak normal titanyaya göre anlamlı bir fark yaratmadığı belirlenmiştir. Hücre kültürü analizleri, siyah titanya yüzeylerinin hücrelerin tutunumu, yayılması ve canlılığını desteklediğini göstermiştir. Özellikle Ti+3 iyonları ve oksijen boşlukları içeren ve benzersiz morfolojiye sahip 60 V ilk anodik oksidasyon ve 20 V ikinci anodik oksidasyonla üretilen nanotüp yapısı, dental ve ortopedik implantlarda enfeksiyon riskini azaltma potansiyeline sahiptir.
Özet (Çeviri)
Black titania (titanium dioxide - TiO2) offers superior photocatalytic and antibacterial properties compared to conventional titania, thanks to its reduced bandgap and enhanced light absorption capacity. In this study, the synthesis and detailed characterization of black titania nanotube arrays were performed using an electrochemical reduction method. Titanium surfaces were subjected to anodic oxidation to produce nanotubes with distinct morphologies, followed by cathodic polarization in sodium sulfate electrolytes under various durations and voltages. Characterization studies were conducted using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray analysis (EDS), X-ray diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM), Water Contact Angle (WCA) measurement, surface energy analysis, UV-Vis Spectroscopy, X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and Electron Paramagnetic Resonance (EPR). Results showed that cathodic polarization did not significantly alter titania's morphology or crystal structure. Optimal polarization parameters were determined as 5 V and 60 seconds. The bandgap of black titania decreased compared to normal titania, and defects such as Ti3+ ions and oxygen vacancies were detected. Antibacterial activity tests conducted on gram-positive Staphylococcus aureus and gram-negative Escherichia coli under both light and dark conditions revealed that black titania reduced bacterial counts by 55–75% compared to plain titanium foil, although no significant difference was observed compared to normal titania. Cell culture analyses demonstrated that black titania surfaces supported cell adhesion, spreading, and viability. Notably, the nanotube structure produced by 60 V initial anodic oxidation and 20 V secondary anodic oxidation, which exhibited a unique morphology containing Ti3+ ions and oxygen vacancies, holds potential for reducing infection risk and supporting cell adhesion in dental and orthopedic implants.
Benzer Tezler
- TiO2 ince filmleri ile kaplanmış yüzeylerin Escherichia coli'ye karşı fotokatalitik bakterisidal etkilerinin incelenmesi
The investigation of photocatalytic bactericidal effects against Escherichia coli by TiO2 thin films coated surfaces
FİGEN ÖZYILDIZ
- Enzyme immobilization on titania-silica-gold thin films for biosensor applications and photocatalytic enzyme removal for surface patterning
Biyosensör uygulamaları için titanyum dioksit-silikon dioksit-altın ince filmlere enzim immobilizasyonu ve fotokatalitik enzim uzaklaştırması ile yüzey desenlenmesi
MERVE ÇINAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRKAN KARAKAŞ
PROF. DR. UFUK BAKIR
- Effect of ionic species on the photocatalytic removal of humic substances in natural waters
İyonların doğal sularda bulunan humik maddelerin fotokatalitik giderimine olan etkileri
GONCA AKDOĞAN
- Zeytin karasuyundaki fenolik antioksidanların fotokatalitik olarak bozundurulması
Photocatalytic degradation of phenolic antioxidant in olive oil waste water
HAKAN GÜNDOĞDU
- Synthesis and characterization of acrylic acid-maleic anhydride copolymers and their use in water borne paints
Akrilik asit – maleik anhidrit kopolimerlerinin sentezi, karakterizasyonu ve su bazlı boyalarda kullanımı
BAHADIR KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
