2D mxene esaslı ZnO ve CuO nanokompozitlerinin sentezi, karakterizasyonu, polietersülfon (PES) membran ve çeşitli biyolojik uygulamaları
Synthesi̇s and characteri̇zati̇on of 2D mxene-based ZnO and CuO nanocomposi̇tes, PES(polyethersulfone) membrane and vari̇ous bi̇ologi̇cal appli̇cati̇ons
- Tez No: 983665
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET GÜLCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, MXene (Ti3C2Tx, Nb2CTx, V2CTx) esaslı altı farklı CuO ve ZnO nanokompozitleri (Ti3C2Tx/CuO, V2CTx/CuO, Nb2CTx/CuO, Ti3C2Tx/ZnO, V2CTx/ZnO ve Nb2CTx/ZnO) sentezlenerek yapısal/morfolojik karakteristikleri FT-IR, XRD, XPS, SEM, SEM-Elementel Haritalama, TEM ve TEM/EDX teknikleriyle ortaya konulmuştur. Hazırlanan altı farklı nanokompozitlerin poli(etersülfon) (PES) membranlarına katılmasının, sığır serum albümini (BSA) filtrasyonu için membranların kirlenme (antifouling) ve geçirgenlik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel tasarım kapsamında her bir MXene bazlı nanokompozit %1 sabit derişimde PES matrise dispersiyon şeklinde ilave edilerek kompozit membranlar elde edilmiştir. Elde edilen kompozit membranlar dead-end filtrasyon sistemi ile değerlendirilmiş ve performansları, herhangi bir nanokompozit içermeyen saf PES membran ile karşılaştırılmıştır. Filtrasyon sonuçları, MXene/CuO ve MXene/ZnO içerikli nanokompozit membranların BSA tutma veriminde belirgin iyileşme sağladığını göstermiştir. Kontrol (saf) PES membranı %61.42 BSA tutma oranı gösterirken; Ti3C2Tx/CuO, V2CTx/CuO ve Nb2CTx/CuO içeren tüm kompozit membranlar deney koşullarında %100 BSA giderimi sağladığı ve PES-Ti3C2Tx/ZnO, PES-Nb2CTx/ZnO ve V2CTx/ZnO nanokompozit membranları için de sırasıyla %90.43, %97.65, %93.76 BSA giderme verimliliği elde edilmiştir. Bu bulgu, MXene/CuO ve MXene/ZnO nanokompozit katkısının membran yüzey özelliklerini ve/veya gözenek yapısını değiştirerek anti kirlenme ve ayırma performansını önemli ölçüde artırdığını ortaya koymaktadır. Buna ek olarak, sentezlenen MXene/CuO ve MXene/ZnO nanokompozitleri in-vitro biyolojik etkinlikler açısından kapsamlı şekilde karakterize edilmiştir. V2CTx/CuO ve V2CTx/ZnO için sırasıyla %90.27, %74.05 oranında antioksidan etkinlik sergilemiştir. Antidiyabetik etkinlik ölçümlerinde V2CTx/CuO, Ti3C2Tx/CuO, Nb2CTx/ZnO, Ti3C2Tx/ZnO sırasıyla %86.42, %96.46, %80.70 ve %82.10 değerleri ile yüksek inhibisyon göstermiştir. DNA etkileşim çalışmaları, tüm bileşiklerin 50 ve 100 mg/L dozlarında tek sarmallı DNA kırılmasına, 200 mg/L dozunda ise çift sarmallı DNA kırılmasına neden olduğunu göstermiştir. Antimikrobiyal değerlendirmeler düşük minimum inhibitör derişim (MIK) değerleri ile bileşiklerin etkin antibakteriyel özellik sergilediğini doğrulamıştır. Ayrıca V2CTx/CuO, Nb2CTx/CuO, Ti3C2Tx/CuO, V2CTx/ZnO, Nb2CTx/ZnO ve Ti3C2Tx/ZnO için sırasıyla %82.79, %98.62, %100, %79.2, %99.80 ve %100 olarak etkili mikrobiyal büyüme inhibisyonu göstermiştir. Ti3C2Tx/CuO ve Ti3C2Tx/ZnO sırasıyla S. aureus ve P. aeruginosa'ya %92.55, %84.22, %97.43 ve %86.92 karşı en yüksek antibiyofilm etkinliği göstermiştir. Ayrıca, %1 V2CTx/CuO, Nb2CTx/CuO, Ti3C2Tx/ZnO, V2CTx/ZnO, Nb2CTx/ZnO ve Ti3C2Tx/ZnO ile katkılandırılmış PES membranlarının antimikrobiyal yüzeyinin sırasıyla %72.58, ii %84.62, %95.49, %76.91, %89.28 ve %98.51 antibakteriyel yetenek sergilediği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis work, six different CuO- and ZnO-based nanocomposites based on MXenes (Ti3C2Tx, Nb2CTx, V2CTx) (Ti3C2Tx/CuO, V2CTx/CuO, Nb2CTx/CuO, Ti3C2Tx/ZnO, V2CTx/ZnO and Nb2CTx/ZnO) were synthesized and their structural/morphological characteristics were revealed using FT-IR, XRD, XPS, SEM, SEM–Elemental Mapping, TEM and TEM/EDX techniques. The effects f incorporating the six different prepared nanocomposites into poly(ethersulfone) (PES) membranes on membrane fouling (antifouling) and permeability properties for bovine serum albumin (BSA) filtration were investigated. Within the experimental design, each MXene-based nanocomposite was added to the PES matrix as a dispersion at a fixed concentration of 1% to obtain composite membranes. The resulting composite membranes were evaluated using a dead-end filtration system and their performances were compared with a pure PES membrane containing no nanocomposite. Filtration results showed that nanocomposite membranes containing MXene/CuO and MXene/ZnO provided significant improvements in BSA retention efficiency. While the control (pure) PES membrane exhibited a 61.42% BSA retention rate, all composite membranes containing Ti3C2Tx/CuO, V2CTx/CuO and Nb2CTx/CuO achieved 100% BSA removal under the experimental conditions, and the MXene membranes PES-Ti3C2Tx/ZnO, PES-Nb2CTx/ZnO and V2CTx/ZnO achieved BSA removal efficiencies of 90.43%, 97.65% and 93.76%, respectively. This finding indicates that the addition of MXene/CuO and MXene/ZnO nanocomposites significantly enhances antifouling and separation performance by modifying membrane surface properties and/or pore structure. In addition, the synthesized MXene/CuO and MXene/ZnO nanocomposites were comprehensively characterized for in vitro biological activities. V2CTx/CuO and V2CTx/ZnO exhibited antioxidant activities of 90.27% and 74.05%, respectively. In antidiabetic activity measurements, V2CTx/CuO, Ti3C2Tx/CuO, Nb2CTx/ZnO and Ti3C2Tx/ZnO showed high inhibition with values of 86.42%, 96.46%, 80.70% and 82.10%, respectively. DNA interaction studies showed that all compounds caused single-strand DNA breaks at doses of 50 and 100 mg/L, and double-strand DNA breaks at a dose of 200 mg/L. Antimicrobial evaluations confirmed the compounds' effective antibacterial properties with low minimum inhibitory concentration (MIC) values. Moreover, V2CTx/CuO, Nb2CTx/CuO, Ti3C2Tx/CuO, V2CTx/ZnO, Nb2CTx/ZnO and Ti3C2Tx/ZnO exhibited effective microbial growth inhibition of 82.79%, 98.62%, 100%, 79.2%, 99.80% and 100%, respectively. Ti3C2Tx/CuO and Ti3C2Tx/ZnO showed the highest antibiofilm activity against S. aureus and P. aeruginosa, at 92.55%, 84.22%, 97.43% and 86.92%, respectively. Additionally, the antimicrobial surfaces of PES membranes incorporated with 1% V2CTx/CuO, Nb2CTx/CuO, Ti3C2Tx/ZnO, V2CTx/ZnO, Nb2CTx/ZnO and Ti3C2Tx/ZnO were found to exhibit antibacterial capacities of 72.58%, 84.62%, 95.49%, 76.91%, 89.28% and 98.51%, respectively.
Benzer Tezler
- Elucidation of pharmaceutical recovery/removal performance of mxene–based membranes via non-equlibrium molecular dynamics simulation
Mxene esaslı membranların denge durumunda olmayan moleküler dinamik simulasyon yöntemleriyle ilaç ayırma performansının aydınlatılması
FATMA İNCEHASAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SADİYE VELİOĞLU
- Üç boyutlu mxene temelli esnek elektrotların mürekkep püskürtmeli yazdırma yöntemiyle elde edilmesi ve elektrokimyasal uygulamaları
The graduate school of natural andapplied science of selcuk universitythe degree of doctor of philosophyin nanotechnology and advanced materi̇als
HAVVA NUR GÜRBÜZ
Doktora
Türkçe
2024
BiyoteknolojiSelçuk ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA MALTAŞ ÇAĞIL
DOÇ. DR. AYTEKİN UZUNOĞLU
- Yazdırılabilir akıllı enerji depolama sistemi için PVDF-HFP esaslı kompozit polimer elektrolitler
PVDF-HFP based composite polymer electrolytes for printable smart energy storage system
DİDEM SÜRSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- 2D materıal reınforced, bınder-free nı-co based electrodes for supercapacıtors
Süperkapasitörler için 2D malzemeyle güçlendirilmiş, bağlayıcı içermeyen nı-co bazlı elektrotlar
ÖMER KAYDECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
EnerjiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEGÜM ÜNVEROĞLU ABDİOĞLU
- MAX fazından yeni nesil 2D MXene Ti3C2Tx sentezi ve lityum iyon pillerde kullanımı
Synthesis of new generation 2D MXene Ti3C2Tx from MAX phase and application of it in lion battery
MESUT RAMAZAN EKİCİ
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ATASOY
DOÇ. DR. EMRAH BULUT