Farklı başlangıç maddeleri kullanılarak sol-jel yöntemiyle monolitik silika aerojel ve silika aerojel sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of monolithic silica aerogel and silica aerogel with sol-gel method by using different starting materials
Yazar: YELİZ YILMAZ
Danışman: PROF. DR. HABİBE CANAN CABBAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Silika aerojeller yüksek gözenekliliğe, yüksek yüzey alanına, yüksek ısıl yalıtım değerine, çok düşük yoğunluğa ve çok düşük dielektrik sabitine gibi sıra dışı özelliklere sahip nano yapılı malzemelerdir. Bu özelliklerinden dolayı yalıtım, kimya, elektronik gibi pek çok farklı sektörlerde kullanılmaktadır. Bu sebeple silika aerojellerin üretimi birçok araştırmanın temelini oluşturmaktadır.
Bu çalışmada, farklı başlangıç maddeleri ve farklı parametreler kullanılarak sol-jel yöntemiyle silika aerojel sentezlenmiştir. Yapılan ilk deneysel çalışmada başlangıç maddesi olarak silis kumu ve feldspat kullanılmıştır. Sodyum silikat çözeltisi hazırlama aşamasında farklı pHlarda (2 - 7) çalışılmıştır. Jelleşme basamağında katalizör olarak HCl ve farklı derişimlerde (0,5 - 3 M) H2SO4 kullanılmıştır. Bir diğer parametre olarak ise farklı fırın sıcaklıklarında (50 ? 130 ?C) kurutma işlemi gerçekleştirilmiştir. pH değeri 6 olan hem silis kumundan hem de feldspattan elde edilen sodyum silikat çözeltisi, jelleşme basamağında HCl katalizörü kullanımı sonrası elde edilen jelin 110 ?C?de kurutulmasıyla elde edilen silika aerojellerin yüzey alan değerleri sırasıyla 754 m2/g, 802 m2/g ve ortalama gözenek çap değerleri ise 31 Å olarak belirlenmiştir.
Yapılan bir diğer çalışmada silika kaynağı olarak tetraetilortosilikat (TEOS), polietilen glikol (PEG) VE HNO3 katalizörü kullanılarak sol-jel yöntemiyle monolitik silika aerojel sentezlenmiştir. Farklı katalizör konsantrasyonlarında ve gerek üreli gerekse üresiz ortamda sentezlenen monolitik silika aerojellere karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmalar neticesinde üre kullanılmadan ve 0,6 ml HNO3 varlığında en iyi yüzey alanı sonucunun (1200 m2/g) elde edildiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Silica aerogels are nano-structered materials, which have unusual features such as high porosity, high surface area, high thermal isolatioın value, very low density and very low dielectric constant. Due to these properties, they are used in many sectors such as construction, pharmacy, chemistry, electronic. Thus, the productiıon of silica aerogels forms the basis of many studies.
In this study, silica aerogels was synthesized with left-gel method by using different starting substances and different parameters. In the first experimental study, silica sand and feldspar were used as a starting substance. In the preparation phase of sodium silicate solution was worked with different pH (2-7). In gelation phase, as a catalytic HCI and H2SO4 was used with different concentration (0,5-3M). As another parameter, drying process was realized with different oven temperature (50-130 ?C ). Sodium silicate solution, of which pH value was 6, was obtained both silica sand and feldspar. In gelation phase, after HCl katalizör was used gel was dried in 110 ?C. Silica aerogels were obtained. The surface area value of these silica aerogels was determined as 744 m2/g, 802 m2/g in order and average pore diameter was 31 A.
In another study, monolithic silica aerogel was synthesized with left-gelş method, using tetraetilortosilikat (TEOS) as silica source, polietilen glycol (PEG) and HNO3 catalytic for monolithic silica aerogel, which was synthesized in different catalyst concentrations and in environment either with urea or not, was done charactereization study. As a result of these studies, ıt was observed that not using area and with 0,6 m HNO3 the best surface area result that was obtained was (1200 m2/g).