Tio2@ag nanopartikül içeren kompozit iyonik hidrojellerin sentezi, karakterizasyon ve uygulama çalışmaları
Synthesis, characterization, and application studies of composite ionic hydrogels containing TiO2@Ag nanoparticles
- Tez No: 968989
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CANSEL TUNCER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Kimya, Polymer Science and Technology, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nanoteknolojinin hızlı gelişimi ve çevresel sorunlara yönelik artan ilgi, yüksek katalitik aktiviteye sahip çok fonksiyonlu malzemelerin tasarımını zorunlu hale getirmiştir. Titanyum dioksit (TiO2), düşük maliyeti, kimyasal kararlılığı, düşük toksisitesi ve yüksek fotokatalitik aktivitesi nedeniyle su arıtma, çevre teknolojileri ve enerji uygulamalarında yaygın olarak kullanılan bir yarı iletken malzemedir. TiO2'nin katalitik performansını artırmak için gümüş (Ag) gibi asil metal nanopartiküllerle modifikasyonu, fotokatalitik verimliliği önemli ölçüde artırabilmektedir. Diğer yandan, hidrojeller üç boyutlu polimerik ağ yapıları ile yüksek su tutma kapasitesi, biyouyumluluk ve kontrollü salım özellikleri sunan akıllı malzemelerdir. Özellikle betain içeren polimerler, hem katyonik hem de anyonik gruplar içermeleri sayesinde pH'a duyarlılık, anti-fouling özellikler ve artırılmış biyouyumluluk gibi avantajlar sunarlar. Bu çalışmada ilk olarak TiO2'nin anataz, rutil ve anataz-rutil karışımı gibi üç farklı formu kullanılarak TiO2@Ag partiküller sentezlenmiştir. Ardından, 2-(N-dimetilamino)etil metakrilat (DMA) monomeri, betainizasyon kimyası kullanılarak biyouyumlu zwitteriyonik bir monomer olan βDMA monomerine dönüştürülmüştür. Bu monomer kullanılarak; βDMA hidrojel ve TiO2@Ag içeren βDMA hibrit hidrojeller (βDMA-TiO2@Ag) sentezlenmiştir. Bu hidrojellerin su içerisinde üç farklı pH değerinde (3, 7 ve 10) şişme çalışmaları gerçekleştirilmiş ve şişme yüzdeleri karşılaştırılmıştır. Hidrojellerin şişme yüzdeleri şu şekilde sıralanmıştır: βDMA> βDMA-TiO2(anataz)@Ag> βDMA-TiO2(rutil-anataz)@Ag> βDMA-TiO2(rutil)@Ag. 4-Nitrofenolün (4-NP) 4-aminofenole (4-AP) indirgenme reaksiyonu model reaksiyon olarak kullanılmış ve sentezlenen kompozit hidrojellerin katalitik aktiviteleri incelenmiştir. En kısa sürede 4-NP'ü 4-AP'e dönüştüren βDMA-TiO2(rutil)@Ag kompozit hidrojelin en iyi aktiviteyi sergilediği görülmüştür. Çalışma boyunca fourier dönüşüm kızılötesi spektroskopisi, jel geçirgenlik kromotografi, zeta potansiyometre, proton nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu, termal gravimetrik analiz ve UV-vis spektrofotometre cihazları kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
The rapid advancement of nanotechnology and growing interest in environmental issues have necessitated the design of multifunctional materials with high catalytic activity. Titanium dioxide (TiO2) is a semiconductor material widely used in water purification, environmental technologies, and energy applications due to its low cost, chemical stability, low toxicity, and high photocatalytic activity. Modifying TiO2 with noble metal nanoparticles such as silver (Ag) to enhance its catalytic performance can significantly increase photocatalytic efficiency. On the other hand, hydrogels are smart materials that offer high water retention capacity, biocompatibility, and controlled release properties with their three-dimensional polymeric network structures. Especially betainated polymers offer advantages such as pH sensitivity, anti-fouling properties, and enhanced biocompatibility due to the presence of both cationic and anionic groups. In this study firstly, TiO2@Ag particles were synthesized using three different forms of TiO2: anatase, rutile, and an anatase-rutile mixture. Then, the 2-(N-dimethylamino)ethyl methacrylate (DMA) monomer was converted into the βDMA monomer, a biocompatible zwitterionic monomer, using betainization chemistry. Using this monomer, βDMA hydrogels and βDMA hybrid hydrogels containing TiO2@Ag (βDMA-TiO2@Ag) were synthesized. Swelling studies of these hydrogels were conducted in water at three different pH values (3, 7 and 10), and the swelling percentages were compared. The swelling percentages of the hydrogels were ranked as follows: βDMA>βDMA-TiO2(anatase)@Ag>βDMA-TiO2(anatase-rutile)@Ag>βDMA-TiO2(rutile)@Ag. The reduction reaction of 4-nitrophenol (4-NP) to 4-aminophenol (4-AP) was employed as a model reaction, and the catalytic activities of the synthesized composite hydrogels were investigated. Among the composites, the βDMA-TiO2(rutile)@Ag hydrogel demonstrated the highest catalytic performance by converting 4-NP to 4-AP in the shortest time. Throughout the study, fourier transform infrared spectroscopy, gel permeation chromatography, zeta potential measurement, proton nuclear magnetic resonance spectroscopy, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, and UV-vis spectrophotometry instruments were used.
Benzer Tezler
- B4C-TiB2 nanokompozit tozlarının kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi (SHS) ile üretimi, proses optimizasyonu ve spark plazma sinterleme (SPS) prosesine shs nanotozlarının etkisi
Production of B4C-TiB2 nanocomposite powder by self-propagating high temperature synthesis (SHS), process optimization and effect of SHS nanoparticles on spark plasma sintering (SPS) process
OZAN ÇOBAN
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
- NFC-doplu TiO2 fotokatalistine maruz bırakılmış aktif çamurun gerçek evsel atıksu biyodegradasyonundaki performansının ve yenilenebilirliğinin değerlendirilmesi
Evaluation of the performance of microbial community induced by NFC-doped TiO2 nanoparticles on aerobic biodegradation of sewage wastewater and its' recoverability
GÖKÇE FAİKA MERDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNAY YILDIZ TÖRE
- Nanopartikül-glukantim ve nanopartikül-Nigella sativa yağ kombinasyonlarının Leishmania tropica'ya karşı antileishmanial etkilerinin in vitro ve in vivo incelenmesi ve Kütanöz leishmaniasis'in tedavisinde yeni yaklaşımlarının geliştirilmesi
Investigation of antileishmanial effects of nanoparticle-glucantime and nanoparticle-Nigella sativa herbal oil combinations against Leishmania topica and development of new approaches in treatment of Cutaneous leishmaniasis
EMRAH ŞEFİK ABAMOR
Doktora
Türkçe
2014
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADİL ALLAHVERDİYEV
- Nanokompozit ambalaj filmi üretimi ve bazı gıdaların ambalajlanmasında kullanım olanaklarının araştırılması
Nanocomposite film production and investigation of its possible usage on some foods packaging
SÜLEYMAN POLAT
Doktora
Türkçe
2016
Gıda MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN FENERCİOĞLU
- Biyoreaktör depo sahalarında nanomalzemelerin davranışları ve atıkların ayrışma prosesleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
The fate of nanomaterials in bioreactors landfills and their effects on solid waste degradation
SENEM YAZICI GÜVENÇ
Doktora
Türkçe
2017
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SİNAN BİLGİLİ