Süper-hidrofilik kendini temizleyen nanokompozit TiO2 yapıların üretimi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of super-hydrophilic self-cleaning nanocomposite TiO2 structures
Yazar: ZAHRA SAMADI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KAMURAN KARA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Titanyum dioksit (TiO2) geniş bant aralıklı yarıiletken bir malzemedir. Bununla birlikte 
mükemmel bir foto katalizördür. Ucuz, toksik olmayan bir malzeme olmasının yanında iyi bir 
kimyasal ve mekanik istikrarlılığı bulunmaktadır. Bu özelliklerinden dolayı TiO2 malzemeler, 
günlük hayatımızda sık karşılaştığımız, sterilizasyonda, elektrokromik cihazlarda, gaz 
sensörlerinde, foto-voltaik panellerde, kendini temizleyen camlarda, çimento içerisinde, tekstil 
üzerinde ve daha birçok malzeme için konu olmuştur. Bu sebeplerden dolayı süper-hidrofilik 
ve kendini temizleyen yüzeyler oluşturmak birçok araştırma grubu tarafından çalışılmaktadır. 
Bununla birlikte sade TiO2 kaplama yapılara kıyasla polimer ve karbon içeren bileşiklerle 
katkılı TiO2 nanokompozit malzemeler daha hızlı kendini temizlemekte hem de süper-hidrofilik 
yapıya dönüşmektedirler. Bu bilgiler ışığında, bu çalışma içerisinde TiO2 nanokompozit yapılar 
sol-jel metoduyla elde edilmiş ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Deneysel süreçte,
titanyum tetra izo propoksit (C12H28O4Ti) (TTIP), asetil aseton (CH3COCH) (AA) ve etanol 
sıvı maddeleri çözelti haline getirilip başlangıç malzemesi olarak kullanılmıştır. Karıştırma 
işleminden sonra katkı maddesi olarak polimer ve karbon içeren bileşenler eklenmiştir. Tüm 
çözeltiler manyetik karıştırıcılarda homojenlik elde edilene kadar karıştırılmıştır. Cam altlıklar, 
ultrasonik banyo ile standart temizlik işlemlerine uygun olarak temizlenmiştir ve çözeltiler 
SÜPER-HİDROFİLİK KENDİNİ TEMİZLEYEN NANOKOMPOZİT TiO2
YAPILARIN ÜRETİMİ ve KARAKTERİZASYONU 
xiii
kullanılarak döndürme kaplama yöntemiyle cam alt tabanlar üzerine malzemeler kaplanmıştır. 
Üretilen nanokompozit kaplamaların yapısal, optiksel karakterizasonu, XRD, 
fotospektrometre, AFM ve temas açısı ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerin sonunda, elde 
edilen ince filmlerın temas açıları ile hidrofilik özelliklerı belirlenmiştir ve süper-hidrofilik 
malzemelerın kendini temizleme mekanizmaları incelenmıştır.

Abstract:
Titanium dioxide (TiO2) is a wide-bandgap semiconductor material, and it is an excellent 
photocatalyst. It is a cheap, non-toxic material and has good chemical and mechanical stability. 
Due to these properties, TiO2 materials have been the subject of many applications such as 
sterilization, electrochromic devices, gas sensors, photo-voltaic panels, self-cleaning glasses, 
cement, and textiles. TiO2-based super-hydrophilic and self-cleaning surfaces is being studied 
by many research groups. However, compared to plain TiO2 coating structures, TiO2
nanocomposite materials doped with polymer and carbon-containing compounds self-clean 
faster and turn into a super hydrophilic structure. In the light of this information, in this study
TiO2 nanocomposite structures were obtained by sol-gel method and their characterization was 
carried out. In the experimental process, liquid materials of titanium isopropoxide (C12H28O4Ti) 
and acetyl acetone (CH3COCH) and ethanol were brought into solution and used as the starting 
material. After mixing process, polymer and carbon containing components were added as 
additives. All the solutions were mixed in the magnetic stirrers until homogeneity was obtained. 
The glass substrates were cleaned in accordance with standard cleaning procedures with an 
ultrasonic bath and coated as the thin films using the spin coating method. The characterization 
of the TiO2 nanocomposite coatings was carried out. At the end of the experiments, information 
about self-cleaning mechanisms was obtained by producing super-hydrophilic materials.