Karbon katkılı TiO2 filmlerin antibakteriyel özellikleri
Antibacterial properties of carbon doped TiO2 films
Yazar: SABA YAHYA SALIH AL HAJM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NECATİ BAŞMAN
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Titanyum dioksit (TiO2), sahip olduğu fiziksel ve kimyasal özellikleri ve çevre, kataliz, enerji ve biyomedikal alanlarındaki pek çok umut verici uygulamaları nedeniyle en çok çalışılan metal oksit malzemelerden biridir. Bu malzemenin uygulamalardaki performansını ve verimliliğini arttırmak için üretim yöntemleri ve değişik elementlerle (metal ve metal olmayan) katkılanması üzerine çalışmalar günümüzde devam etmektedir. Elektrokimyasal biriktirme yöntemi, basit ekipmanlar gerektirmesi, kolay ve ucuz olması sebebiyle gibi avantajlara sahiptir. Diğer taraftan karbon katkılama, geniş elektron depolama kapasitesi, geniş görünür ışık absorpsiyon aralığı, elektronik iletkenliği arttırması gibi benzersiz özelliklerinden dolayı diğer doping türlerine göre potansiyel avantajlara sahiptir. Bu tez çalışmasında, karbon katkılı titanyum dioksit filmler elektrokimyasal biriktirme yöntemi ile hazırlandı. Filmler, kuru metanol (CH3OH) ve Titanium (IV) isopropoxide (Ti[OCH(CH3)2]4) karışımından oluşan çözeltinin 50°C sıcaklıkta elektroliz edilmesiyle silisyum altlık üzerine elde edildi. Elde edilen karbon katkılı TiO2 filmler 10°C/dk sıcaklık artış hızıyla farklı sıcaklıklarda (300-500°C) 1 saat süreyle tavlandı.  Faz ve yapı, kimyasal durum ve yüzey morfolojileri, sırasıyla X-ışını kırınımı (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak karakterize edildi. XPS analizi, filmin kimyasal bileşenlerinin çoğunlukla titanyum, oksijen ve karbon varlığını gösterdi. Ayrıca karbonun filmin yüzeyinde hem elementel olarak hem de TiO2 örgüsünün ara yer olarak bulunabileceğini göstermiştir. SEM görüntülerinden filmin yüzeyi düzensiz aglomere ve pul benzeri morfolojiye sahip küçük tanecikleri göstermiştir. Escherichia coli (E. coli) ve Enterococcus faecalis (E. faecalis)'e karşı karbon katkılı TiO2'nin antibakteriyel aktivitesi, karanlık ve UV ışığı altında uluslararası tanınmış test (JIS Z 2801) ile değerlendirilmiştir. Tez sonuçları, karanlık deneylerde tavlama sıcaklığı 500°C olan filmlerin en iyi antibakteriyel aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Titanium dioxide (TiO2) is one of the most studied metal oxide materials due to its physical and chemical properties and many promising applications in the fields of environment, catalysis, energy, and biomedicine. To increase the performance and efficiency of this material in applications, studies on production methods and doping with different elements (metal and non-metal) continue today. The electrochemical deposition method has advantages such as requiring simple equipment as well as being easy and inexpensive. On the other hand, carbon doping has potential advantages over other types of doping due to its unique properties as wide electron storage capacity, wide visible light absorption range, and increased electronic conductivity. In this thesis, carbon doped TiO2 titanium dioxide thin films were prepared by the electrochemical deposition method. The films were obtained on a silicon substrate by electrolysis for a solution consisting of dry methanol (CH3OH) and Titanium (IV) isopropoxide (Ti[OCH(CH3)2]4) a mixture at 50°C. The carbon doped TiO2 thin films were annealed at different temperatures (300-500°C) for 1 hour with a temperature increase rate of 10°C/min. The phase and structure, chemical state and surface morphology were characterized using X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. XPS analysis showed the presence of titanium, oxygen, and carbon on the surface of the film. Also showed carbon can be found both elemental on the surface of the film and can be incorporated into the interstitial positions of the TiO2 lattice. The SEM images were shown, the surface of the film small particles with irregular agglomerates and flake-like morphology. Antibacterial activity of carbon doped TiO2 against Escherichia coli (E. coli) and Enterococcus faecalis (E. faecalis) was evaluated by international recognized test (JIS Z 2801) in the dark and under UV light. Thesis results were showed that the best antibacterial activity of films with an annealing temperature of 500°C in the dark experiments.