MOF içeren homojen, esnek, dayanıklı grafen sünger materyallerkullanılarak sürdürülebilir su arıtma sistemi uygulamaları
Sustainable water treatment system applications using homogeneous, flexible, durable graphene sponge materials containing MOF
- Tez No: 951276
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KADER DAĞCI KIRANŞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çalışma kapsamında tuzlu sular, ağır metal iyonları ve boyar made içeren sulardan temiz su elde edilmesinde kullanılabilecek bir güneş buharı jeneratörünün geliştirilmesi hedeflenmektedir. Bu doğrultuda basit ve çevre dostu bir yöntemle esnek, dayanıklı ve 3 boyutlu (3D) MnZnMOF katkılı grafen sünger (MnZn-MOF/GrS) hazırlanacaktır. Homojen bir yapıda hazırlanacak olan MnZn-MOF/GrS, güneş buharı jeneratörlerinde fototermal materyal olarak kullanıldıklarında hem grafen yapısının ve MnZnMOF yapısının sahip olduğu geniş dalga boyunda güneş ışığını absorplama ve fototermal dönüşüm gerçekleştirme özellikleri hem de 3D grafen yapısının hızlı ve dengeli su taşıma kabiliyetinden dolayı yüksek oranda ısıl verim sağlayacağı öngörülmektedir. Hazırlanan homojen MnZn-MOF/GrS'in, sahip oldukları yüksek fototermal özellikten dolayı deniz suyundan tuz giderimi, suların ağır metal ve boyar madde gibi kirleticilerden arındırılması uygulamalarında kullanımı bu tezin temel hedefleri arasında yer almaktadır.Bu çalışmada ilk olarak MnZn-MOF yapısının sentezi ve grafen oksit yapılarının kimyasal sentezi yapılmıştır. Basit hidrotermal yöntem kullanılarak hazırlanan MnZn-MOF'lar GrS'e katkılanarak 3D, esnek, hafif, mekanik olarak dayanıklı MnZn-MOF/GrS hazırlanmıştır. Hazırlanan MnZn-MOF/GrS materyalin yapısal ve morfoljik özellikleri farklı teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Daha sonra MnZn-MOF/GrS güneş buharı jeneratörü sisteminde fototermal materyal olarak kullanılımı ve performansı araştırılmıştır. MnZn-MOF/GrS'nin tuzlu sulardan ve atık sulardan temiz su eldesinde kullanımları amaçlanmıştırBasit hidrotermal sentez yöntemi kullanılarak hazılanan MnZn-MOF'un FESEM görüntüsü incelendiğinde morfolojik yapısının rombik dodekahedron yapısında olduğu ve homojen olarak büyüdüğü belirlenmiştir. MnZn-MOF/GrS'ye ait FESEM görüntülerinde MnZn-MOF'nin, porlu yapıda olan GrS'nin porları arasına gömüldüğü ortaya konmuştur. Suya dayanıklı, mekanik olarak kararlı, hafif, esnek ve yüksek oranda su absorbe etme özelliğine sahip MnZn-MOF/GrS'nin, GrS'ye 20 mg MnZn-MOF katkılanması ile hazırlandığı belirlenmiştir. GrS'ye ait XRD spektrumu incelendiğinde, 25.4°'de grafen tabakalarının 002 kırınıma karşılık gelen pikin oluştuğu gözlenirken, MnZnMOF tozuna ait XRD spektrumu incelendiğinde, ise önceki çalışmalar ile uyumlu olarak, 011 (7,3°), 002 (10.3°), 112 (12.7°), 222 (18.0°), 233 (24.6°), 134 (26,7°) ve 311 (35,1°) kırınımlarına karşılık gelen piklerin oluştuğu belirlenmiştir. MnZn-MOF/GrS'ye ait Raman spektrumunda GrS yapısına ait D ve G bantlarına ilave olarak MnZn-MOF yapısında 460 cm-1'de T2g ve 725 cm-1'de A1g geometrik titreşimlerine karşılık gelen piklerin oluştuğu gözlenmiştir. GrS ve MnZn-MOF/GrS için D/G oranları sırası ile 1,38 ve 1,17 olarak belirlenmiştir. Tasarlanan güneş buharı jeneratörü sistemi için ısı kayıplarının radyasyon, konveksiyon ve iletim şeklinde gerçekleştiği belirlenerek, GrS için belirlenen termal kayıpların MnZn-MOF/GrS'nin yaklaşık 5 katı olduğu saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
This study aims to develop a solar steam generation system capable of producing clean water from saline sources, heavy metal ions, and dye-contaminated wastewater. In this context, a flexible, durable, and three-dimensional (3D) graphene sponge doped with MnZn-MOF (MnZn-MOF/GrS) will be prepared using a simple and environmentally friendly method. The MnZn-MOF/GrS composite, to be prepared with a homogeneous structure, is anticipated to exhibit high thermal efficiency when employed as a photothermal material in solar steam generators.This is attributed to the broad-spectrum solar light absorption and photothermal conversion capabilities of both graphene and MnZn-MOF structures, as well as the efficient water transport properties of the 3D graphene network The utilization of the synthesized homogeneous MnZn-MOF/GrS composite in applications such as desalination of seawater and removal of pollutants like heavy metals and dyes from wastewater, owing to its excellent photothermal properties, constitutes one of the primary objectives of this thesisThe research commenced with the chemical synthesis of MnZn-MOF and graphene oxide structures. Through a simple hydrothermal process, MnZn-MOFs were incorporated into GrS to produce a lightweight, flexible, and mechanically robust 3D MnZn-MOF/GrS composite. The structural and morphological properties of the synthesized MnZn-MOF/GrS material were characterized using various techniques. Subsequently, the performance of MnZn-MOF/GrS as a photothermal component within a solar steam generator system was evaluated, with the focus placed on its capacity to generate clean water from saline and wastewater sourcesField emission scanning electron microscopy (FESEM) image of the MnZn-MOF synthesized via a simple hydrothermal method reveals that the material exhibits a rhombic dodecahedron morphology and grows uniformly.FESEM analyses of MnZn-MOF/GrS confirmed the successful embedding of MnZn-MOF crystals into the porous graphene sponge matrix. The MnZn-MOF/GrS, which exhibits water resistance, mechanical stability, low density, flexibility, and high water absorption capacity, was found to be prepared by incorporating 20 mg of MnZn-MOF into the GrS. X-ray diffraction (XRD) analysis of GrS displayed a characteristic peak at 25.4°, corresponding to the (002) plane of graphene. In the XRD pattern of MnZn-MOF, peaks associated with the (011), (002), (112), (222), (233), (134), and (311) planes were observed, consistent with prior literature. Raman spectroscopy of the MnZn-MOF/GrS composite revealed D and G bands characteristic of GrS, as well as additional peaks at 460 cm⁻¹ (T2g) and 725 cm⁻¹ (A1g) attributed to MnZn-MOF. The D/G intensity ratios were determined to be 1.38 for GrS and 1.17 for MnZn-MOF/GrS. Thermal loss analysis indicated that heat dissipation occurred via radiation, convection, and conduction, and that the thermal losses measured for GrS are approximately five times higher than those of MnZn-MOF/GrS.
Benzer Tezler
- Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems
Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi
MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
İstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Birincil ve ikincil hammaddelerden yapı kimyasallarında kullanılmak üzere jeopolimer üretimi
Geopolymer production from primary and secondary raw materials for use in construction chemicals
MELTEM İPEKÇİ TERZİOĞLU
Doktora
Türkçe
2025
İstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Mof-based mixed matrix gas separation membranes with a novel copolyimide matrix
Özgün bir kopoliimid tabanlı mof-katkılı karışık matrisli gaz ayırma membranları
SÜLEYMAN BERKAY TATLICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
İstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Geleneksel doğal çimentonun killi kireçtaşı (MARN) ile üretim olanakları ve performans özelliklerinin belirlenmesi
Determination of production possibilities of traditional natural cement with clayey limestone (MARN) and performance characteristics
NAZİFE ÖZER
- Application of metal organic frameworks (MOFs) in drug delivery
Metal organik kafeslerin ilaç salımında uygulamaları
MEHRAN ALIARI MIAVAGHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...