Geri Dön

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

PDF İndir

  1. Tez No: 951276
  2. Yazar: AYŞENUR KARAKAŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. KADER DAĞCI KIRANŞAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Atatürk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 112

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

  1. Tez No

    812772

    Metal organik kafes yapı katkılı hibrit polimerik membranlar ile pervaporatif desalinasyon uygulaması

    Pervaporative desalination application with metal organic framework structure doped hybrid polymeric membranes

    ZEYNEP ÖZBÜĞRÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Kimya MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DERYA ÜNLÜ

  2. Tez No

    439602

    Metal organic framework (MOF) based mixed matrix membranes for Co2 separation: Microporous metal imidazolate framework (MMIF) and strontium-based mofs

    Co2 ayırma amaçlı metal organik kafes (MOF) içeren karışık matrisli membranlar: mikrogözenekli metal imidazolat kafes (MMIF) ve stronsiyum esaslı mof yapılar

    MAHDI AHMADI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ

  3. Tez No

    683952

    Synthesis and properties of poly(ethylene oxide) based nanocomposite electrolytes consisting of nano-sized Mg-BDC metal organic framework

    Nano-boyutlu Mg-BDC metal organik kafes yapı içeren poli(etilen oksit) nanokompozit elektrolitlerin sentezi ve özellikleri

    AYŞE ERCİYES

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Metalurji MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MÜBERRA ANDAÇ

  4. Tez No

    958793

    Şarj edilebilir lityum-selenyum (li-SE) pillerin incelenmesi ve elektrokimyasal performansının geliştirilmesi

    Investigation of rechargeable lithium-selenium (li-SE) batteries and improvement of electrochemical performance

    TUTKU MUTLU ÇETİNKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Kimya MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. REZAN DEMİR ÇAKAN

  5. Tez No

    332931

    Sod-ZMOF/matrimid mixed matrix membranes for CO2 separation

    CO2 ayırma amaçlı Sod-ZMOF/matrimid karışık matrisli membranlar

    AYŞE KILIÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. M. GÖKTUĞ AHUNBAY

Geri Dön