Sodyum borhidrür hidrolizi için yeni nesil nanokatalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve biyokimyasal uygulamaları
Synthesis, characterization and biochemical applications of new generation nanocatalysts for sodium borohydride hydrolysis
Yazar: FULYA GÜLBAĞÇA
Danışman: PROF. DR. FATİH ŞEN
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Antikanser = Anticancer ; Hidrojen enerjisi = Hydrogen energy ; Katalizörler = Catalysts ; Nanomateryaller = Nanomaterials ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy ; Yeşil sentez = Green synthesis

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan Hidrojen enerjisi için NaBH4'den Hidrojen elde edilmesi, verimsizliklerin giderilmesi, karbon emisyonlarının ve maliyetlerin düşürülmesi açısından önemli bir alternatiftir. Hidroliz reaksiyonları için kullanılan nanopartiküllerin biyosentez yöntemiyle üretimi, çevre dostu yapısı ve biyouyumluluğu nedeniyle oldukça ilgi görmektedir. Bu çalışmada, Pd, Pt, Ag ve Co metal tuzları kullanılarak yeşil sentez yöntemi ile Paladyum-Platin (PdPt), Paladyum-Gümüş (PdAg), Platin-Gümüş (N@PtAg), Paladyum-Çinko Oksit (Pd@ZnO) ve Paladyum-Platin-Kobalt (PdPtCo) nanoparçacıkları sentezlenerek NaBH4 hidrojen kaynağından Hidrojen elde edilme amacı ile katalizör olarak kullanılması amaçlanmıştır. Sentezlenen nanopartiküller, nanoparçacık ölçüleri, yüzeysel ve morfolojik özellikleri için TEM, AFM, SEM, FTIR, XRD ve UV-Vis gibi teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Nanopartiküllerin katalitik aktivitesi, NaBH4 hidroliz deneyleri gerçekleştirilerek belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre TOF (Devir Frekansı), aktivasyon enerjisi, entropi ve entalpi değerleri grafikler ile desteklenerek hesaplanmıştır. Yeşil sentez aracılığı ile sentezlenen nanobiyokatalizörlerin, hidrojen üretimi için oldukça etkili katalizörler olduğu belirlenmiştir. PdPt, PdAg, N@PtAg nanobiyokatalizörlerinin katalitik uygulamalarına ek olarak antikanserojenik ve antibakteriyel gibi biyolojik aktiviteleri de çevreci yaklaşımı desteklemek amacı ile araştırılmıştır. Deneysel veriler sonucunda PdPt, PdAg, N@PtAg bimetalik nanopartiküllerin antikanserojenik ve antibakteriyel aktivite açısından önemli bir etkiye sahip olduğu gözlemlenerek, nanobiyokatalizörlerin yeşil sentezinin, kimyasal yaklaşımlara göre önemli avantajlara sahip olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada sentezlenen biyojenik nanopartiküller, çevre kirliliğini önlemek için yüksek katalitik performansa sahip biyo bazlı metalik katalizörlerin tasarımını önermektedir.

Abstract:
Obtaining Hydrogen from NaBH4 for Hydrogen energy, which is a renewable energy source, is an important alternative in terms of eliminating inefficiencies and reducing carbon emissions and costs. The production of nanoparticles used for hydrolysis reactions by biosynthesis method has attracted much attention due to its environmentally friendly structure and biocompatibility. In this study, it is aimed to synthesize Palladium-Platinum (PdPt), Palladium-Silver (PdAg), Platinum-Silver (N@PtAg), Palladium-Zinc Oxide (Pd@ZnO) nanoparticles with the green synthesis method using Pd, Pt, Ag and Co metal salts and use them as a catalyst to obtain hydrogen from the NaBH4 hydrogen source. The synthesized nanoparticles were characterized using techniques such as TEM, AFM, SEM, FTIR, XRD and UV-Vis for nanoparticle sizes, surface and morphological properties. The catalytic activity of the nanoparticles was determined by performing NaBH4 hydrolysis experiments. According to the results obtained, TOF (Turn over frequency), activation energy, entropy and enthalpy values were calculated supported by graphs. It has been determined that nanobiocatalysts synthesized through green synthesis are very effective catalysts for hydrogen production. In addition to the catalytic applications of PdPt, PdAg, N@PtAg nanobiocatalysts, their biological activities such as anticarcinogenic and antibacterial have also been investigated to support the environmental approach. As a result of the experimental data, it was observed that PdPt, PdAg, N@PtAg bimetallic nanoparticles have a significant effect in terms of anticarcinogenic and antibacterial activity, and it was determined that the green synthesis of nanobiocatalysts has significant advantages over chemical approaches. The biogenic nanoparticles synthesized in this study suggest the design of bio-based metallic catalysts with high catalytic performance to prevent environmental pollution.