Aluminat bazlı nanofosforların sentezi ve ışıma özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of aluminate based nanophosphors and investigation of their luminescence properties
Yazar: HÜMEYRA KARUL
Danışman: YRD. DOÇ. FATİH MEHMET EMEN
Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Işıldar (luminesans) maddeler, günlük yaşamda aydınlatma amacıyla {düşük ve eyüksek basınçlı civa lambaları, UV lambaları, yüksek voltajlı ilan panelleri}; x-ışınları uygulamarında {floroskopik ekranlar, yoğunlaştırıcı ekranlar, hafıza panelleri, görüntü yoğunlaştırıcılar, bilgisayarlı tomografiler}; katot ışını tüplerinde {TV ve monitör tüpleri, osiloskop ekranları, radar tüpleri, optoelektronik görüntü dönüştürücüler}; ürün kodlama; güvenlik ve uyarı sistemleri; dişçilik; sintilason dedektörü ve dozimetreler gibi çok değişik alanlarda kullanıma sahiptirler. Tanecik boyutu ve morfolojisi ışıldar maddelerin kullanım alanını belirlemekte ve özellikle mikro/nano yapılar görüntü teknolojilerinde (özellikle plazma ekranlar) ve aydınlatma sektörlerinde tercih edilmektedir. Nano boyutta ışıldarların düşük maliyetle üretilmesi araştırmacıların yoğunlaştığı konulardandır. Mikrodalga annealing, spray piroliz, alev spray piroliz, sol jel, hidrotermal ve solvotermal, tutuşturma (Combustion), kompleks polimerizasyon teknikleri mikro/nano yapılı malzemelerin üretiminde kullanılmaktadır. Teknolojik amaçla kullanılan ışıldarlar genelde aluminat, silikat, aluminosilikat, fosfat bileşikleridir ve lantan grubu iyonları ile de katkılanmışlardır.  Bu çalışmada, lantanit iyonları ile katkılanmış toprak alkali katyonların molibdat bazlı ışıldarları sentezlenmeye çalışılacak, sentez çalışmalarındakompleks polimerizasyon yöntemi kullanılacaktır. Bu yöntemde metal tuzlarının çözeltileri kompleksleştirici reaktiflerle tepkitilerek solleri hazırlanacaktır. Isıtma sürecinde polimerleşme gerçekleşecek ve daha ileri ısıtma süreçlerinde (yüksek sıcaklıkta) polimerler parçalanarak metal oksitlere dönüşecek ve metal oksitler de tepkiyerek istenilen ürün mikro/nano boyutta sentezlenmiş olacaktır. Ucuz başlangıç maddeleriyle yola çıkılarak sentezin gerçekleşmesi, tek düzeyde parçacık boyutu dağılımı, katı hal yöntemine göre daha düşük sıcaklıklarda ürün eldesi yöntemi avantajlı hale getirmektedir. Projede, lantanit (Ln3+:Nd,Sm,Eu, Gd,Dy) katyonları ile katkılanmış molibdatların (MMoO4, M2MoO5, M3MoO6) M: Ca, Sr, Ba)  hazırlanması hedeflenmektedir.
Daha sonra sentezlenen maddeler termal kararlılık, kristal yapı, elementel analiz ve ışıma özellikleri bakımından karakterize edilmeye çalışılacaktır. Karakterizasyon çalışmalarında, termal kararlılık, faz tanısı ve faz dönüşümlerinde DTA/TG; kristal yapı ve faz tanılarında XRD; kimyasal analiz, tanecik boyut dağılımı ve morfolojisinin tayininde SEM teknikleri kullanılacaktır. Ayrıca bu maddelerin ışıma süresi, renk oluşumu ve kuantum veriminin belirlenmesinde luminesans spektrometresi; aktivatörün cinsi ve derişimine bağlı olarak oluşan tuzak sayısı ve derinliklerini incelemek için TLD Reader cihazları kullanılacaktır.  Daha sonra renk, ışıma süresi ve yapı bakımından karakterize edilen bu maddelerin aydınlatma amaçlı pigment olarak, floresans lambalarında, görüntü panellerinde uyarı işaretlerinde ve dekoratif amaçlı cam ve seramik gibi yapı malzemelerinde kullanılabilirlikleri tartışılacaktır.Hazırlanacak molibdat bazlı ışıldar maddeler,floresan lambalarında, görüntü panellerinde, güvenlik ve uyarı işaretlerinde, binaların dış ve iç dekorasyonlarında, cam ve seramik malzemelerin üretiminde kullanılabilecek niteliktedir.Aydınlatma, görüntü panelleri, cam ve seramik sektörleri, ürünlerini çeşitleyerek katma değeri yüksek yeni ürünlerle rekabet güçlerini daha da artırmış ulusal ekonomiye de ciddi katkılar sağlamış olacaklardır. 
Işıldar maddelerin hazırlanması Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi (MAKÜ) Kimya Bölümü Anorganik Kimya Araştırma Laboratuvarı?nda, termal analiz çalışmaları MAKÜ İleri Teknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezi?nde, X-ışını analizleri Erciyes Üniversitesi Merkezi Araştırma Laboratuvarında, Termoluminesans (TL) Ölçümü ve analizleri ise Gaziantep Üniversitesi Fizik Mühendisliği Bölümü Araştırma Laboratuvarı?nda gerçekleştirilecektir. Projede bir yürütücü ve iki araştırmacı bulunmaktadır. Proje ekibi malzeme sentezi ve karakterizasyonu konusunda uzmandır.Bu projenin başarı ile sonuçlanması halinde, bu alanda uzman insan gücü yetiştirilmiş olacak, ulsal ekonomiye katma değeri daha yüksek yeni ürünler kazandırılmış olacaktır. Proje süresi onsekiz ay olarak önerilmiş olup, beş aşamadan oluşmaktadır.

Abstract:
Phosphors have been used in diverse fields such as lighthing (low and high pressure mercury lamps, Uv lamps, high voltage advertisement illumination tubes), cathode-ray (TV, monitore, ossiloscope and radar tubes, optoelectronic image converter), X-ray applications (flouroscopic screens, intensifying screens, memoriy panels, image intensifiers, computer tommography), product coding, safety and accident prevention systems, dentistry, dosimeters and scintillation dedectors.The particle size and morphology of the phosphors determines their uses of scope, and especially micro / nano structures imaging technology (particularly plasma displays) and lighting sectors are preferred. Low cost production of nanosized phosphors, researchers have been focused on one of the issue. Microwave annealing, spray pyrolysis, flame spray pyrolysis, sol-gel, hydrothermal and solvotermal, ignition (Combustion), complex polymerization techniques are used in production of micro/nano-structured materials. The phosphor which generally used for technological purposes are aluminate, silicate, aluminosilicate, phosphate compounds and also with lanthanum ions doped.In this study, alkaline-earth molibdates with doped lanthanide ions will try to synthesis. In the synthesis studies, the complex polimerisation method will be used. In this method, the sols will prepared by solution of metal salts react with the complexing reagent. Polymerization processes take place during the heating and further heating (high temperature) and polimers can also be transformed by decomposition into metal oxide and metal oxides reacting the desired product will be synthesized in micro / nano scale. Synthesis on the basis of cheap starting materials take place, the uniform particle size distribution, lower temperatures, product yield and makes the method advantageous.In this project, (MMoO4, M2MoO5, M3MoO6 M: Ca, Sr, Ba) doped with lantanide cations (Ln3+:Nd,Sm,Eu, Gd,Dy) will be synthesized.Then, the synthesized materials will be characterized by the thermal stability, crystal structure, elemental analysis, and in terms of luminescence properties. In the characterization studies, DTA/TG will be used to thermal stability, determination of phase and transformation of pahase; XRD will be used to crystal structure and determination of phase; SEM will be also used to determinetion of the particle size and morphology. In addition, absorption and emission spectra and quantum efficiency of the compounds will be studied by luminescence spectrometry and the afterglow lifetime, trap deepnesses and trap concentrations wii be investigated by TLD Reader system in depend on the type and concentration of the activators. After the characterization of the compounds in relation to color, afterglow lifetime and structure, Furthermore, usefullnes of these compounds will be disscussed for flourescence lamps, safety and accident prevention, construction materials such as glass and ceramics. The prepared moliybdate based phosphors can be used for florescent lamps, screens, safety and warning signs and usability of building materials such as glass and ceramics for decorative purposes will be discussed.   the lighthining, screen panels, glass and ceramic industries which has a great marketting rate in and foreign countries will get the possibility, to get higher marketting rate and a novel valuable productions. The phosphors will be prepared in Mehmet Akif Ersoy University, Department of Chemistry, Inorganic Chemistry Research Laboratory. The thermal analysis studies will be carried out in Advanced Technology Research and Application Center of Mehmet Akif Ersoy University. X-ray analysis will be carried out in Erciyes University, Central Research Laboratory. The thermoluminescence (TL) measurement and analysis of the phosphors will be done in Gaziantep University, Department of Physics Engineering, Research Laboratory. There is a executive and two researcher in the project. The project team is an expert in materials synthesis and characterization.The project is proposed as a period of 18 months, consists of five stages.