Sol-jel yöntemi ile katkılı ve katkısız titanyum dioksit tozlarının sentezlenmesi
The synthesis of doped and non-doped titanium dioxide powders by sol-gel method
Yazar: EMRE BANAZ
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Özellikle üretilen malzemeye kazandırdığı üstün özellikler nedeniyle nano-bilim araştırmaları son yıllarda öncelikli ilgi ve çalışma alanlarından biri haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında nano-hidrometalurji uygulamalarıyla katkılı ve katkısız titanyum dioksit (TiO2) tozlarının sentezlenmesi amaçlanmaktadır. Hedeflenen katkı malzemesi bordur (B). Tez sürecinde sol-jel yöntemiyle nano tane boyutunda B katkılı ve katkısız TiO2 tozlarının üretimi ve karakterizasyonu gerçekleştirilecektir. Üretim sırasında üzerinde durulacak önemli konulardan bir tanesi de nihai ürün olan TiO2'de, anataz-rutil fazlarının kontrollü eldesidir. Çalışmada başlangıç malzemesi olarak analitik saflıkta titanyum izopropoksit ve titanyum sülfat gibi kimyasallar kullanılmıştır. Sıcaklık, pH, karıştırma hızı, süre gibi değişkenlerle uygun özellikte sollerin (kolloidal sistemler) hazırlanma şartları incelenmiştir. Sentez sırasında çeşitli katkı kimyasal malzemelerinin sol özelliklerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca sol-jel uygulamaları sadece normal şartlarda değil, aynı zamanda yüksek sıcaklık ve yüksek basınç değerlerinin sonuçlara yansımasını görebilmek açısından otoklavda da deneylendirilmiştir. Böylece, ortam şartlarının ürün özelliklerine etkileri tespit edilmiştir. Hidroliz parametreleri ile birlikte kalsinasyon şartları incelenerek çok ince boyutlu TiO2 tozu üretimi gerçekleştirilmiştir. Kalsinasyon işleminde farklı sıcaklıklar ve o sıcaklıklara ulaşmak için farklı rejimler uygulanarak optimum sıcaklık ve süre tespit edilmiştir. Çalışmanın son aşaması elde edilen tozların karakterizasyonu ve kimyasal analizidir.

Abstract:
Investigations on nano-science, especially due to the enhanced properties of the produced material have become one of the privileges interest and study areas. The synthesis of doped and none-doped TiO2 powders by nano-hydrometallurgical applications is aimed by this thesis study. Boron (B) is the considered doping material. The production of boron doped and non-doped nano-TiO2 powders by sol-gel synthesis and characterization of the products will be realized during this study. Another important point will be focused on during the production is, providing a control on the formation of anatase-rutile phases of final product TiO2. In this study, analytically pure titanium containing chemicals are used as starting materials such as titanium isopropoxide and titanium sulphate. Appropriate sol (colloidal systems) preparation conditions will be investigated by several variables such as pH, temperature, stirring rate, duration. The effects of several chemical additives on the properties of sols will be investigated during the synthesis. Furthermore sol-gel applications will not only be experimented in normal conditions, also in autoclaves to observe the high temperature and high pressure effects on the properties of products. Thus, the effects of medium conditions on the properties of products will be determined. Hydrolysis parameters as well as calcination conditions will be investigated to produce nano sized TiO2 particles. Optimum temperature and duration for the calcination process will be determined. Characterisation and the analysis of doped and none-doped nano sized TiO2 particles will be the later stage of the study.