Organik bileşiklerde gaz adsorpsiyon termodinamiğinin incelenmesi
Investigation of gas adsorption thermodynamics in organic compounds
Yazar: VİLDAN YILMAZ
Danışman: PROF. DR. AHMET ALTINDAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Gaz sensörü = Gas sersor ; Karakteristik özellikler = Characteristic properties ; Organik bileşikler = Organic compounds

Özet:
Daha çok endüstriyel ve çevresel faaliyetler sonucunda ortaya çıkan uçucu organik bileşik buharlarının önemli bir kirletici grubunu oluşturdukları bilinmektedir. Uçucu organik bileşik buharlarının toksik ve kanserojen etkilerinden dolayı canlı ve cansız çevre üzerinde olumsuz etkileri bulunmaktadır. Oda sıcaklığında bile kolayca buharlaşabildikleri için canlılar tarafından kolayca solunabilmekte bu da başta solunum enfeksiyonlarına bağlı birtakım hastalıklara neden olmaktadır. Ayrıca, yaşam alanlarındaki hava kalitesinin söz konusu organik bileşik buharları tarafından kirletilmesi üretim kaybının yanı sıra, dikkat kaybına neden olmalarından dolayı iş kazalarının artmasına neden olmaktadır. 
Bu sebeple, gerek canlı sağlığı ve gerekse çevre, iş ve enerji kayıplarının önlenmesi açısından söz konusu kirleticilerin algılanması ve sürekli olarak izlenmesi büyük önem arz etmektedir. Bu amaçla, farklı çalışma prensiplerine sahip endüstriyel cihazlar geliştirilmiş olmasına rağmen bu cihazların oldukça pahalı olmaları, kullanımlarının yetişmiş insan gücü gerektirmesi, yerinde algılama ve analiz için uygun olmamaları gibi dezavantajları bulunmaktadır. Bu nedenle, kullanımı kolay, yerinde ve anında algılama ve analiz için uygun, ucuz sensörlerin geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Değişik çalışma prensiplerine sahip sensörler arasında kütle duyarlı sensörler duyarlıklarının yüksek olması, hızlı cevap vermeleri, çalışma aralıklarının geniş olması gibi nedenlerden dolayı en çok ilgi çeken sensör grubunu oluşturmaktadır. Kimyasal sensörlerde algılayıcı birim olarak kullanılacak olan malzemenin gerek tasarımında gerekse seçiminde en belirleyici faktörlerden birisi adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiğinin anlaşılmasıdır. 
Bu yüksek lisans tez çalışmasında hedef moleküldeki karbon atomlarının sayısının adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiği üzerindeki etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, moleküler yapısında farklı sayıda karbon atomu bulunan metanol, etanol, 2-propanol ve 1-bütanol buharlarının farklı moleküler yapılara sahip fitalosiyanin bileşikleri ile karbon nanotüpler yüzeyindeki adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiği incelenmiştir. Adsorpsiyon kinetiği birinci derece pseudo, Ritchie ve Elovich modelleri, adsorpsiyon termodinamiği ise Langmuir, Freundlich, Temkin ve Jovanovich modelleri kullanılarak analiz edilmiştir.

Abstract:
It is known that volatile organic compound vapors, which are mostly produced as a result of industrial and environmental activities, constitute an important pollutant group. Volatile organic compound vapors have negative effects on the living and non-living environment because of their toxic and carcinogenic effects. Since they can evaporate easily even at room temperature, they can be easily inhaled by living creatures. This situation causes a number of diseases, primarily related to respiratory infections. Moreover, the pollution of the air quality in living spaces by the organic compound vapors that has been mentioned causes increase in occupational accidents due to the loss of attention, as well as the loss of production. 
For this reason, it is very important to detect and continuously monitor these pollutants in terms of health, the environment, the prevention of work and energy losses. For this purpose, although industrial devices with different working principles have been developed, these devices have disadvantages such as being quite expensive, requiring trained workers to use, and not being suitable for on-site detection and analysis. Therefore, it is vital to develop inexpensive sensors that are easy to use, suitable for on-site and immediate detection and analysis. Among the sensors with different operating principles, mass sensitive sensors constitute the most interesting sensor group thanks to the properties of their high sensitivity, fast response and broad operating range etc. Understanding the adsorption kinetics and thermodynamics is one of the most decisive factors in the design and selection of the material to be used as a sensing unit in chemical sensors.
In this master thesis, it is aimed to determine the effect of the number of carbon atoms in the target molecule on the adsorption kinetics and thermodynamics. For this purpose, the adsorption kinetics and thermodynamics of methanol, ethanol, 2-propanol and 1-butanol vapors, which have different numbers of carbon atoms in their molecular structure, on the surface of phthalocyanine compounds with different molecular structures and carbon nanotubes were investigated. Adsorption kinetics were researched by using pseudo first order, Ritchie and Elovich models, and adsorption thermodynamics were investigated by using Langmuir, Freundlich, Temkin and Jovanovich models.