Yeni bir kimyasal metotla alfa-Fe2O3 ve gama-Fe2O3 nanopartiküllerinin hazırlanması ve faz değişimlerinin incelenmesi
Preparation of alpha-Fe2O3 and gamma-Fe2O3 nanoparticles via a new chemical method and investigation of phase transitions
Yazar: GÜLLÜZAR DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM YASİN ERDOĞAN
Bingöl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
? -Fe2O3 ve ? -Fe2O3 nanopartikülleri etkin bir kimyasal proses temeline dayanan pratik ve ekonomik bir yol kullanılarak hazırlandı. Nanopartiküller, X-ışını kırınımı (XRD), atomik kuvvet mikroskopi (AFM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopi (EDS), fotolüminesans (PL) spektroskopi, Fourier dönüşümlü infrared (FT-IR) spektroskopi ve dönüşümlü voltametri (CV) teknikleri kullanılarak karakterize edildi. ? -Fe2O3'ten ? -Fe2O3'e dönüşüm esnasında nanopartiküllerin faz ve kristal boyut değişimleri FTIR, XRD, AFM ve PL teknikleri kullanılarak incelendi. ? -Fe2O3 ve ? -Fe2O3 faz için kristal boyutları sırasıyla 9'dan 12 nm'ye değişir. Alfa ve gama faz Fe2O3 partiküllerinin XRD desenleri sırasıyla yüksek tercihli (104) ve (311) yönelimi gösterdi. Örneklerin EDS analizleri Fe ve O'nin yaklaşık 2:3 atomik oranla yapıda bulunduklarını doğrular. ? -Fe2O3 ve ? -Fe2O3 nanopartiküllerinin kuantum sınırlama etkisi PL ölçümleri sonucu doğrulandı. Böylece sonuçlar, bant aralığı enerji mühendisliğinin Fe2O3 nanopartikülleri ile gerçekleştirilebileceğini gösterdi. Hacmine göre yüzey alanının yüksek olması sonucu ? -Fe2O3 ve ? -Fe2O3 nanopartikülleri, ileri optiksel ve elektriksel nanocihazlarda bulunan kimyasal sensörlerdeki uygulamalar için ideal adaylardır. Sonuçlar, ? -Fe2O3 ve ? -Fe2O3 nanopartiküllerinden yapılan sensörlerin oda sıcaklığında fizyolojik çözeltilerdeki hidrojen peroksitin biyosensitivitesi için yüksek duyarlılık sergilediğini gösterir.

Abstract:
Nanoparticles of the ? -Fe2O3 and ? -Fe2O3 were prepared using a practical and economical route based on an efficient chemical process. Nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), photoluminescence (PL) spectroscopy, Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and cyclic voltammetry (CV). Phase and crystallite size variations of nanoparticles during ? -Fe2O3 to ? -Fe2O3 transformation were examined using FTIR, XRD, AFM, and PL techniques. The crystal sizes vary for the ? -Fe2O3 and ? -Fe2O3 phase from 9 nm to 12 nm, respectively. XRD patterns of alpha and gamma phase Fe2O3 particles obtained highly preferential (104) and (311) orientation, respectively. EDS analyses of samples confirm that Fe and O are present in approximately 2:3 atomic ratio. The quantum-confined effect of the ? -Fe2O3 and ? -Fe2O3 nanoparticles are confirmed by the PL measurements. Such, it have been indicated that the band-gap engineering can be realized in Fe2O3 particles. The ? -Fe2O3 and ? -Fe2O3 nanoparticles with the high surface-to-volume ratio are ideal candidates for applications in chemical sensors, as well as in advanced optical and electric nanodevices. The results demonstrate that the sensors made of the ? -Fe2O3 and ? -Fe2O3 nanoparticles exhibit high sensitivity for biosensing of hydrogen peroxide in a physiological solution at room temperature.