Grafitik karbon nitrür bazlı metaloksit fotokatalizörlerin yeşil sentezi ve sulu çözeltilerden antibiyotik giderilmesinde kullanılması
Green synthesis of graphitic carbon nitride-based metal oxide photocatalysts and their application in the removal of antibiotics from aqueous solutions
- Tez No: 943182
- Danışmanlar: PROF. DR. YASER AÇIKBAŞ, DOÇ. DR. ZEYNEP CİĞEROĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Çevre Mühendisliği, Chemical Engineering, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Uşak Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 168
Özet
Su kaynaklarındaki ilaç kirliliğine bağlı olarak artan çevresel sorunlar, yaratıcı ve sürdürülebilir çözüm yaklaşımlarına ihtiyaç duymaktadır. Bu çalışmada, model antibiyotik olan tetrasiklinin (TS) bozunması için, kedi söğüdü (Salix Aegyptiaca) özütü kullanılarak ZnO/g-C3N4, NiO/g-C3N4, NiO nanopartikülleri yeşil sentez yöntemiyle üretilmiştir. Bu yöntem, çevre dostu ve düşük maliyetli bir yaklaşım sunmakla kalmayıp, sentezlenen nanopartiküllerin fotokatalitik bozunmadaki potansiyel uygulamaları açısından da önem taşımaktadır. Fotokatalizörlerin yapısal doğrulaması ve karakterizasyonu FTIR, XRD, SEM-EDS, TEM, XPS, Zeta potansiyel ve UV-DRS analizleriyle yapılmıştır. Deneysel tasarım, Design Expert v8 yazılımı kullanılarak optimize edilmiştir. TS'in ZnO/g-C3N4 ile fotodegradasyonu, pH (4-10), adsorban dozu (0,2-0,8 mg/mL), başlangıç TS konsantrasyonu (10-60 mg/L) ve katalizör tipi (özüt ve distile su ile sentezlenen) parametreleri altında incelenmiştir. En yüksek bozunma verimliliği, özüt kullanılarak sentezlenen katalizörle %70,21 olarak elde edilmiştir. Distile su ile sentezlenen katalizör ise %72,30'luk bir bozunma sağlamıştır. Ayrıca, NiO nanopartiküllerinin de fotokatalitik bozunmadaki etkisi araştırılmıştır. NiO, tetrasiklinin bozunmasında fotokatalizör olarak kullanılabilecek bir yarı iletken olarak sınıflandırılmıştır. Adsorpsiyon deneylerinde, NiO nanopartiküllerinin yüksek adsorpsiyon kapasitesi (93,46 mg/g) ve iyi bir adsorpsiyon hızı (0,0033 g/mg.dk) gösterdiği belirlenmiştir. Son olarak, antibiyotik direnciyle mücadelede, fotokatalitik bozunma yöntemlerinin, su kaynaklarındaki antibiyotik kontaminasyonunu gidermede potansiyel bir çözüm sunduğu vurgulanmaktadır. NiO/g-C3N4 için 60 dakika içinde görünür ışık altında %27,94'lik optimum parçalanma verimi elde edilmiştir. Bu optimal duruma, 0,8 mg/mL adsorban dozu, pH 4'deki çözelti ve 59,62 mg/L başlangıç tetrasiklin konsantrasyonu ile ulaşılmıştır. ZnO/g-C3N4 (özüt ve su ile sentezlenen) ve NiO nanoparçacıklarının yeniden kullanılabilirliği üç ardışık fotokatalitik döngüde test edilmiş ve bozunma verimliliğinde yalnızca hafif bir azalma gözlemlenmiştir. ZnO/g-C3N4 için yapılan enerji ve maliyet analizi, toplam enerji tüketiminin 0,693 kWh ve birim hacim başına maliyetin 1,162 USD/L olduğunu ortaya koymuştur. Bu bulgular, geliştirilen fotokatalizörlerin çevresel ve ekonomik açıdan uygulanabilirliğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Environmental problems arising from pharmaceutical pollution in water sources are increasing and demand creative and sustainable solution approaches. In this study, ZnO/g-C3N4, NiO/g-C3N4, and NiO nanoparticles were synthesized using a green synthesis method with Salix Aegyptiaca extract for the degradation of tetracycline (TC), a model antibiotic. This method not only offers an environmentally friendly and low-cost approach, but also holds significance due to the potential applications of the synthesized nanoparticles in photocatalytic degradation processes. The structural characterizations of the photocatalysts were carried out using FTIR, XRD, SEM-EDS, TEM, XPS, zeta potential, and UV-DRS analyses. The experimental design was optimized using Design Expert v8 software. The photocatalytic degradation of TC with ZnO/g-C3N4 was examined under parameters such as pH (4–10), adsorbent dosage (0.2–0.8 mg/mL), initial TC concentration (10–60 mg/L), and catalyst type (synthesized with extract or distilled water). The highest degradation efficiency of 70.21% was achieved using the catalyst synthesized with plant extract, while the one synthesized with distilled water resulted in 72.30% degradation. Additionally, the photocatalytic performance of NiO nanoparticles was investigated. NiO was classified as a suitable semiconductor for use in the photocatalytic degradation of tetracycline. Adsorption experiments showed that NiO nanoparticles had a high adsorption capacity (93.46 mg/g) and a good adsorption rate (0.0033 g/mg.min). Finally, the study emphasizes that photocatalytic degradation methods present a promising solution for eliminating antibiotic contamination from water resources and combating antibiotic resistance. For NiO/g-C3N4, an optimal degradation efficiency of 27.94% under visible light within 60 minutes was achieved. This optimum value was obtained with an adsorbent dosage of 0,8 mg/mL, a solution pH of 4, and an initial TC concentration of 59,62 mg/L. The reusability of ZnO/g-C3N4 (synthesized using extract and water) and NiO nanoparticles was evaluated over three consecutive photocatalytic cycles under optimal conditions. Only a slight decrease in degradation efficiency was observed, indicating good structural and functional stability. For ZnO/g-C3N4, energy and cost analysis revealed a total energy consumption of 0.693 kWh and an estimated treatment cost of 1.162 USD/L. These results highlight the environmental sustainability and economic feasibility of the developed photocatalysts.
Benzer Tezler
- Dimetilamin boranın dehidrojenasyonu için grafitik karbon nitrür destekli rutenyum bazlı bimetalik katalizörlerin geliştirilmesi
Development of graphitic carbon nitride supported ruthenium based bimetallic catalysts for the dehydrogenation of dimethylamine borane
RABİA SATİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN ÖZDEMİR
- Grafitik karbon nitrür/ polivinil alkol kompozitlerinin mekanik, termal ve optik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical, thermal and optical properties of graphitic carbon nitride/ polyvinyl alcohol composites
ESRA TARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM YAZICI
DR. ÖĞR. ÜYESİ VOLKAN UĞRAŞKAN
- Development of highly efficient platinum nanocatalysts for the dehydrogenation of ammonia borane via rational design of graphitic carbon nitride-based heterojunction photocatalysts
Grafitik karbon nitrür temelli heteroeklem fotokatalizör tasarımları ile amonyak boranın dehidrojenlenmesinde etkinliği yüksek platin nanokatalizörlerinin geliştirilmesi
MERVE AKSOY
Doktora
İngilizce
2021
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- Predicting the various physical properties of carbon-based structures using molecular simulation methods
Moleküler simülasyon yöntemleri ile karbon-bazlı yapıların çeşitli fiziksel özelliklerinin tespiti
AHMET EMİN ŞENTÜRK
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER ŞEVKİ KONUKMAN
DOÇ. DR. AHMET SİNAN ÖKTEM
- Mesoporous graphitic carbon nitride supported CoPd alloy nanoparticles as catalysts for various reactions of terpenes
Terpenlerin çeşitli dönüşüm tepkimeleri için mezogözenekli grafitik karbon nitrüre destekli CoPd alaşım nanokatalizörleri
AHSEN SARE YALIN