Metal oksit katkılı polianilin ince filmlerinin elektrokimyasal üretimi, karakterizasyonu ve fotokatalitik proseslerde uygulanması
Electrochemical production and characterization of metal oxide doped polyaniline thin films and application of photocatalytic process
Yazar: BİRCAN HASPULAT
Danışman: PROF. DR. HANDAN KAMIŞ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Endüstriyel kuruluşlarının neden olduğu endüstriyel kirlilikler canlı yaşamını gün geçtikçe daha da fazla tehlikeye sokmaktadır. Endüstrinin sebep olduğu bu kirliliklerin yeni teknolojiler üretilerek sürekli bir şekilde giderilmesi günümüzün en temel ihtiyaçlarındandır. Özellikle tekstil endüstrisi çevreye bıraktığı atıklar nedeniyle çevresel kaygıların odak noktasında bulunmaktadır. Günümüzde tekstil endüstrisi kaynaklı atık sularda bulunan toksin maddelerin ve renkli organik boyar maddelerin gideriminde geleneksel arıtma yöntemleri genellikle yetersiz kalmaktadır. Uygulanan bazı ileri arıtım yöntemlerinde ise organik kirlilikler yalnızca bir ortamdan diğerine aktarılmakta ve çoğunlukla bu işlemler sonunda yok edilmesi gereken başka kirleticiler oluşmaktadır. Fotokatalitik proseslerde ise, ışık, su, oksijen ve fotokatalizörden oluşan sistemdeki kimyasal reaksiyonlar sonucunda kirlilik oluşturan maddeler zararsız inorganik maddelere bozunurlar. Fotokatalizörler tekstil endüstrisinde kullanılan boyar maddeleri zararsız bileşiklere dönüştürmesinin yanı sıra atık suda bulunan zararlı mantarlar, virüsler ve bakteriler gibi biyolojik türlerinde bozunmasını sağlarlar. Bu bilgilere göre, tekstil atık sularının giderimi için kullanılabilecek en iyi yöntemin fotokataliz olduğu söylenebilir. 
Bu tez çalışmasında elektrokimyasal yöntemlerle polianilin (PANI), metal iyonu varlığında sentezlenmiş PANI (PANI/M) (M=Co ve Ni) ve metal oksit katkılandırılmış PANI (PANI/MO) fotokatalizörleri karbon keçe ve paslanmaz çelik alt tabakalar üzerine başarılı bir şekilde kaplanmıştır. Ayrıca PANI/MO fotokatalizörlerini sentezlemek amacıyla özgün CoO ve NiO nanopartikülleri üretilmiştir. Elde edilen bütün fotokatalizörlerin karakterizasyonu yapısal, spektroskopik, morfolojik açıdan ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. 
Üretilen PANI, PANI (PANI/M) (M=Co ve Ni) ve PANI (PANI/MO) fotokatalizörleri ile kaplanmış yüzeyler monomersiz çözücü ortamında yıkandıktan sonra, elektrokimyasal davranışları dönüşümlü voltametri yöntemi ile incelenmiştir. Sentezlenen polimer, nanopartikül ve nanokompozitlerin spektroskopik karakterizasyonları için UV-gör absorpsiyon, X-ışınları fotoelektron (XPS) ve FT-IR spektroskopisi yöntemleri kullanılmıştır. Elde edilen bütün polimer ve nanokompozitlerin elektriksel iletkenliği dört uçlu iletkenlik ölçme tekniği ile ölçülmüştür. Polimer, nanopartikül ve nanokompozitlerin morfolojik incelemeleri için SEM yöntemi, bileşimlerinin belirlenmesi için EDX yöntemi, kristal yapılarının incelenmesi için XRD yöntemi kullanılmıştır. 
Üretilen bütün katalizörlerin fotokatalitik aktiviteleri hem UV ışık altında hem de görünür ışık altında metilen mavisi (MM) ve rodamin B (RB) boyalarının renginin giderilmesi ile incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda metal iyonu ya da metal oksit katkılandırılmış PANI polimerinin fotokatalitik aktivitesinin arttığı ve fotokatalitik arıtım süresinin oldukça kısaldığı görülmüştür. 
Tez kapsamında sentezlenen fotokatalizörler UV ışığın yanında görünür ışık altında da aktifleşebildiğinden tekstil atık sularının arıtımı için kullanılacak olan enerji maliyetinin azaltılmasını sağlayacaktır. Tez kapsamında bütün fotokatalizörler bir alt tabaka (karbon keçe ya da paslanmaz çelik) üzerine kaplandığından dolayı arıtım tamamlandığında fotokatalizör ortamdan kolaylıkla ayrılacağı için ikincil arıtım prosesi için gerekli maliyet de ortadan kalkmış olacaktır.

Abstract:
Industrial contaminations caused by industrial organizations have been more and more dangerous to live life. Degradation of these pollutions by product new technologies is the main requirement of present day. But during the degradation process should not be another damaged to environment. Especially textile industries have been the focus of environmental concerns. Nowadays, traditional waste water treatment has fallen down on the degradation of textile industries waste water which content toxic substances and colorful organic dyes. Additionally, in some of the advanced treatment methods, organic pollutants are transferred between medium and another pollutant usually occur after these advanced treatment methods. All of these parameters are taken into consideration, the photocatalysis is the best method. Photocatalysts convert not only organic dyes but also harmful fungus, virus and bacteria to ordinary substances.
In this thesis, polyaniline (PANI), metal ion doped PANI (PANI/M) (M=Co and Ni) and metal oxide doped PANI (PANI/MO) were successfully coated on carbon felt and stainless steel by using electrochemical methods. Also, CoO and NiO nanoparticles were successfully synthesized for the produce PANI/MO photocatalyst. 
The photocatalytic activity of synthesized of catalyst were investigated by decolorization of methylene blue (MM) and rhodamine B (RB) dyes under UV and visible light irradiation. The photocatalytic activity was increased when polyaniline doped metal ion and metal oxide.
After the surfaces coated with the produced PANI, PANI (PANI/M) (M=Co and Ni) and PANI (PANI/MO) photocatalysts were washed in a monomer-free solvent environment, electrochemical behaviour were investigated by using cyclic voltammetry method. Spektroscopic characterization of synthesized polymer, nanoparticles and nanocomposites were done UV-visible absorption, X-ray photoelectron (XPS) and FTIR spectroscopy methods. The electrical conductivity of synthesized photocatalysts were measured by using four probe conductivity method. SEM method for morphological analysis of polymers, nanoparticles and nanocomposites, EDX method for determination of their composition and XRD method for examination of crystal structures.
Since the photocatalysts synthesized in the thesis can be activated under visible light besides UV light, it will reduce the energy cost to be used for the treatment of textile waste water. Since all photocatalysts are covered on a substrate (carbon felt or stainless steel) within the scope of the thesis, no treatment cost will be required for the secondary treatment process since the photocatalyst will easily leave the environment when the treatment is completed.