Metal organik kafes temelli gübre üretimi: Moleküler benzetim ve kontrollü salım uygulamaları
Metal organic framework based fertilizer production: molecular simulation and controlled release applications
- Tez No: 940908
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN KAYI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Bu tez çalışmasında metal organik kafes olarak zeolitik imidazolat kafes-8 (ZIF-8) yapısına ürenin yüklenmesi deneysel ve moleküler benzetimle incelenmiştir. Ürenin bitki büyümesi için azot kaynağını sağlamada verimli kullanımını artırmak ve salımını kontrollü sağlamak amacıyla ZIF-8 kullanılmıştır. Üre, ZIF-8 yapısına adsorpsiyon (A-ZIF-8-U) ve enkapsülasyon (E-ZIF-8-U) olmak üzere iki farklı yöntemle yüklenmiştir. Ayrıca moleküler benzetim teknikleri kullanılarak ZIF-8 kristal yapısının üre moleküllerini adsorplayabilme kapasitesi incelenmiştir. Deneysel çalışmada, ZIF-8 kristal yapısına enkapsülasyon yöntemiyle 3468 mg/g ve adsorpsiyon yöntemiyle 1110 mg/g üre yüklenirken, moleküler benzetimle elde edilen 1206 mg/g değeri, adsorpsiyona dayalı deneysel sonuca (%8.6 sapma) oldukça yakın bulunmuştur. Kontrollü salımını incelemek üzere iki farklı pH değerinde üre salımları incelenmiş; 24 saat sonunda 5.5-A-ZIF-8-U, 7.0-A-ZIF-8-U, 5.5-E-ZIF-8-U ve 7.0-E-ZIF-8-U örneklerinden sırasıyla kümülatif % 60, % 38, % 50 ve % 36 salım gerçekleşmiştir. ZIF-8'in pH'ya duyarlı yapısının, üre salımının farklı pH değerlerine göre değişim gösterdiği ve asidik ortamda daha fazla salındığı tespit edilmiştir. FTIR analizinde A-ZIF-8-U örneğinde üre pikleri gözlemlenirken, E-ZIF-8-U yapısında gözlenmemiştir. XRD ve SEM analizlerinde saf ZIF-8 ile yakın bulunmuştur. 24 saat salım sonrası yapının kararlılığını koruduğu gözlenmiştir. ZIF-8 yapısının üre kaybını azaltarak kontrollü salımında ve besin kullanım etkinliğini artırmada kullanılabileceği, Zn iyonları ile bitkiye mikro besin sağlayabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the loading of urea into zeolitic imidazolate cage-8 (ZIF-8) structure as a metal organic cage was investigated experimentally and by molecular simulation. ZIF-8 was used to increase the efficient use of urea as a nitrogen source for plant growth and to control its release. Urea was loaded into the ZIF-8 structure by two different methods, adsorption (A-ZIF-8-U) and encapsulation (E-ZIF-8-U). In addition, the adsorption capacity of ZIF-8 crystal structure for urea molecules was investigated using molecular simulation techniques. In the experimental study, the ZIF-8 crystal structure was loaded with 3468 mg/g urea by encapsulation and 1110 mg/g urea by adsorption, while the value of 1206 mg/g obtained by molecular simulation was found to be very close to the experimental result based on adsorption (8.6% variance). In order to examine the controlled release of urea, urea releases were examined at two different pH values; at the end of 24 hours, cumulative 60%, 38%, 50% and 36% release occurred from 5.5-A-ZIF-8-U, 7.0-A-ZIF-8-U, 5.5-E-ZIF-8-U and 7.0-E-ZIF-8-U samples, respectively. It was found that release of urea varied with different pH values and the release increased in acidic environment due to the pH-sensitive structure of ZIF-8. In FTIR analysis, urea peaks were observed in the A-ZIF-8-U sample, but not in the E-ZIF-8-U structure. XRD and SEM analyses were close to pure ZIF-8. After 24 hours of release, it was observed that the structure maintained its stability. It was concluded that ZIF-8 structure can be used in controlled release by reducing urea loss and increasing nutrient utilization efficiency, and can provide micronutrients to the plant with Zn ions.
Benzer Tezler
- Antibiyotik yüklü metal organik kafes yapıların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of antibiotic loaded metal organic frameworks
TOYGUN ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE KARAKEÇİLİ
DOÇ. DR. BERNA TOPUZ
- Piridin-2,5-dikarboksilat anyonu içeren Zirkonyum metal-organik kafes yapıların sentezi, karakterizasyonu ve bazı uygulamaları
Synthesis, characterization, and some applications of Zirconium metal-organic frameworks containing Pyridine-2,5-dicarboxylate anion
GAMZE KIZTANIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
KimyaRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK DEMİR
- Sensor properties of phthalocyanine based hybrid materials containing metal organic framework structures against organic volatile compounds
Ftalosiyanin temelli metal organik kafes yaplar içeren hibrit malzemelerin organik uçucu bileşiklere karşı sensör özellikleri
MELİKE ATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
KimyaGebze Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜL GÜREK
DOÇ. DR. İLKE GÜROL
- Biyolojik temelli metal organik kafes yapıların sentezi, karakterizasyonu ve ilaç taşıyıcı sistem olarak uygulaması
Synthesis, characterization, and application of biological metal-organic frameworks as drug delivery systems
HALİL İBRAHİM ÇETİNTAŞ
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA SALGIN
- Metal organik kafes (MOF) esaslı yapıların mürekkep püskürtme yöntemiyle esnek altlıklar üzerine yazdırılması ve elektrokimyasal biyosensör uygulamaları
Printing of metal organic frame (MOF) based structures on flexible substrates via inkjet method and electrochemical biosensor applications
ORKUN ZİYLAN
Doktora
Türkçe
2024
BiyoteknolojiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYTEKİN UZUNOĞLU