Structural analysis of selected oxy-, ortho-, and pyroborate nanomaterials: Effect of synthesis, thermal treatment, and dopants
Bazı oksiborat, ortoborat ve piroborat nano malzemelerinin yapısal analizi: sentez, ısıl işlem ve katkılayıcıların etkisi
- Tez No: 999653
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE MORKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Kimya, Chemistry
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, oksiborat, ortoborat ve piroborat malzemelerinde sentez yöntemleri, yapısal özellikler ve katkı iyonlarının etkilerini sistematik olarak incelemektedir. Birinci bölümde, mangan oksiborat, Mn₂O(BO₃) katı hal, çözeltide yanma ve mikrodalga destekli yanma yöntemleri ile sentezlenmiş; fazla borik asit (5, 10 ve 15 %) uygulamasının TG–DTA ve XRD analizleri üzerinde anlamlı bir etkisi gözlenmemiştir. XRD ile her üç yöntemde de tek fazlı Mn₂O(BO₃) bileşiğinin varlığı doğrulanmış; Ni katkılı örneklerde yalnızca ana faz gözlenmiş ve katkı iyonlarının ikincil faz oluşturmadan kristal örgüye dahil olduğu SEM ve EDS analizleri ile doğrulanmıştır. İkinci bölümde, bakır ortoborat, Cu₃B₂O₆, çözeltide yanma yöntemi ile dört farklı yakıt (HMTA, tartarik asit, üre, glisin) kullanılarak hazırlanmış ve yakıt tipinin faz oluşumu ile kristallik üzerindeki etkisi incelenmiştir. Tüm yakıtlarla saf Cu₃B₂O₆ elde edilmiş, tartarik asit ile en yüksek kristallik sağlanmıştır. Ultraviyole-Görünür Bölge (UV–Vis) Difüz Yansıma Spektroskopisi (DRS) analizleri, yakıt tipinin Cu₃B₂O₆'nın optik özelliklerini belirgin şekilde etkilediğini göstermiştir. Üçüncü bölümde, bazı geçiş metalleri (Cr, Co, Ni, Cu) ve nadir toprak metalleri (Ho, Er, Tm) ile katkılanmış ve ayrıca her bir sistem Cr ile eşkatkılanarak çinko ortoborat (Zn₃B₂O₆) ile magnezyum ve kalsiyum piroboratlar (Mg₂B₂O₅ ve Ca₂B₂O₅), tartarik asit (TA) yakıtı kullanılarak çözeltide yanma yöntemi ile sentezlenmiş; bu bileşiklerde tekli metal katkısı ve Cr eşkatkılı çift metal etkisi sistematik olarak incelenmiştir. XRD analizleri yalnızca ana borat fazlarını doğrulamış, SEM ve EDS analizleri katkılı tozların morfolojisini, homojenliğini ve katkı dağılımını göstermiştir. Tüm boratlarda FTIR spektrumları, BO₃ birimlerinin karakteristik B–O gerilme ve bükülme titreşimlerini ve piroboratlarda ayrıca B–O–B köprü titreşimlerini ortaya koymuş; bulgular XRD sonuçları ile uyumlu bulunmuştur. Bu çalışma, farklı borat matris sistemlerinde sentez yöntemleri, yakıt etkileri ve tekli/Cr eşkatkılı (çift metal) katkı kombinasyonlarını karşılaştırmalı olarak ele alan ilk sistematik araştırmayı sunmakta ve fonksiyonel borat malzemelerinin tasarımı için kritik bilgiler sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis systematically investigates the synthesis methods, structural properties, and the effects of dopant ions in oxyborate, orthoborate, and pyroborate materials. In the first part, Mn₂O(BO₃) oxyborates were synthesized via solid-state, solution combustion, and microwave-assisted combustion methods. The addition of excess boric acid (5, 10, and 15 %) showed no significant effect on TG–DTA and XRD results. XRD confirmed the formation of single-phase Mn₂O(BO₃) in all three synthesis routes. In Ni-doped manganese oxyborates, only the host phase was observed, indicating that the dopant ions were incorporated into the crystal lattice without forming secondary phases, as verified by SEM and EDS analyses. In the second part, copper orthoborates , Cu₃B₂O₆ , were prepared by the solution combustion method using four different fuels (HMTA, tartaric acid, urea, and glycine) to investigate the effect of fuel type on phase formation and crystallinity. Phase-pure Cu₃B₂O₆ was obtained with all fuels, with tartaric acid yielding the highest crystallinity. UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS) analyses showed that fuel type significantly influenced the optical properties of Cu₃B₂O₆. In the third part, zinc orthoborate (Zn₃B₂O₆) and magnesium and calcium pyroborates (Mg₂B₂O₅ and Ca₂B₂O₅), doped with selected transition metals (Cr, Co, Ni, Cu) and rare-earth metals (Ho, Er, Tm) and additionally co-doped with Cr for each system, were synthesized via the solution combustion method using tartaric acid (TA) as fuel; the single-metal doping and Cr co-doped double metal effect was systematically investigated in these compounds. XRD analyses confirmed only the main borate phases, while SEM and EDS analyses revealed the morphology, homogeneity, and dopant distribution of the powders. FTIR spectra of all borates showed the characteristic B–O stretching and bending vibrations of BO₃ units, along with B–O–B bridging vibrations in pyroborates, in good agreement with the XRD results. This study presents the first systematic comparative investigation of synthesis methods, fuel effects, and single-doped/Cr co-doped (double metal) dopant combinations across different borate matrix systems, providing critical insights for the design of functional borate materials.
Benzer Tezler
- Development of porous ceramics for wastewater purification
Atık su filtrelenmesi için gözenekli seramiklerin geliştirilmesi
DAMLA ZEYDANLI
Doktora
İngilizce
2019
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN
DOÇ. DR. ÇEKDAR VAKIF AHMETOĞLU
- Ortotrop plak sistemlerinin hesabı için yeni bir sonlu eleman formülasyonu
A New finite element formulation for orthotropic plate systems
SELÇUK İZ
- Bir sanayi yapısı için ülkemiz koşullarına göre en ekonomik taşıyıcı sistemin araştırılması
The searching an economical system for the industrial structure in Turkey
SELİM ARGALI
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALMAN ODABAŞI
- Farklı sübstitüe ftalonitril ve ftalosiyanin türevlerinin sentezi
Synthesis of different substituted phthalonitriles and phthalocyanines
MELİKE BÜŞRA ZORLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESİN HAMURYUDAN
- Çok katmanlı ve fonksiyonel derecelendirilmiş CYSZ/Gd2Zr2O7 esaslı yeni nesil termal bariyer kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Processing and characterization of multilayered and functionally graded CYSZ/Gd2Zr2O7 based new generation thermal barrier coatings
MUSTAFA GÜVEN GÖK
Doktora
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER