Kimyasal ve biyojenik yöntemler ile gümüş nanopartiküllerin sentezi ve analitik uygulamaları
Synthesis of silver nanoparticles by chemical and biogenic methods and analytical applications
Yazar: AYÇA GİRGİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLTEN ÇETİN ; PROF. DR. SEZGİN BAKIRDERE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Gümüş nanopartiküller = Silver nanoparticles

Özet:
Günümüzde artan sanayileşme ve kentleşme ile orantılı artış gösteren inorganik kirleticilerin çevre ve halk sağlığını tehdit etmesinden dolayı bu kirleticilerin yüksek doğruluk ve duyarlılıkta geliştirilmiş analitik yöntemlerle seçici tespit ve
tayin edilebilmeleri kritik bir öneme sahiptir. Bu tez kapsamında, birçok farklı karmaşık matriks örneklerinden altın ve siyanürün hızlı, kolay ve yüksek seçicilikte tayinlerine yönelik farklı yöntemlerle sentezlenen gümüş nanopartiküllerin (AgNP) sahip oldukları yüzey plazmon rezonans (SPR) özellikleri kullanılarak geliştirilmiş yüksek seçiciliğe sahip kolorimetrik sensörler sunulmuştur. Bu tezin ilk bölümünde, altın iyonlarının tayini için biyojenik yöntem ile sentezlenmiş gümüş nanopartiküller kullanılmıştır. Bu amaçla sentezlenen AgNP'ler için ham kayısı çekirdeği kabuklarının ekstraktı kullanılmış olup, bu ekstraktın AgNP oluşumunda hem indirgeyici hem de stabilize edici özelliği ile
başarılı bir sentez prosesi sunulmuştur. Kolloidal sarımsı AgNP'ler, altın iyonları ile etkileşim göstererek, altın iyonlarına karşı oldukça hassas ve seçici kolorimetrik algılama gösteren UV-Görünür bölge (UV-Vis) absorpsiyon bandında 415 nm'de SPR yoğunluğunda önemli bir düşüş ve belirgin bir renk değişimi gözlemlenmiştir. Optimize edilmiş koşullar altında, önerilen sensör, 10 ve 100 mg/L aralığında iyi bir doğrusallık sağlamıştır. Gözlenebilme limiti (GL) ve tayin limiti (TL) sırasıyla 2.9 ve 9.7 mg/L olarak hesaplanmıştır. Bu kapsamda, önerilen kolorimetrik teknik, matriks eşleştirme yöntemi kullanılarak atık çamur örneklerine uygulanarak doğrulanmıştır. Elde edilen tatmin edici sonuçlar, geliştirilen yeşil, basit, hızlı ve seçici tekniğin yüksek doğrulukta altın tayini için alternatif bir yöntem olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Tezin ikinci bölümünde, siyanür anyonlarının UV-Vis spektrofotometresi cihazında kantitatif tayini için kimyasal indirgeme yöntemi ile sentezlenmiş AgNP kullanılarak yüksek hassasiyet ve basit bir yaklaşım sunan yeni bir yöntem geliştirilmiştir. AgNP'lerin kararlılıklarını koruyabilmeleri amacıyla kullanılmış Triton X-100 varlığında gümüş nitratın (AgNO3) sodyum borohidrit (NaBH4)
indirgeyici ajanı ile indirgenmesiyle hazırlanmıştır. UV-Vis absorpsiyon spektrumları, siyanür iyonları ve AgNP'ler arasındaki etkileşimin, 405 nm'de SPR bandının absorpsiyon değerinde önemli bir düşüşe sebep olduğunu ve bunun da siyanür iyonlarının tespiti için hassasiyet ve seçicilikte artışa neden olduğunu göstermiştir. Geliştirilen kolorimetrik sensör, siyanür iyonlarına karşı yüksek duyarlık göstermiş, 0.50 ve 3.5 mM aralığında iyi bir doğrusallık elde edilmiştir. GL ve TL değerleri sırasıyla 0.09 ve 0.29 mM olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, önerilen yöntemin doğruluğu ve uygulanabilirliği farklı su numuneleri kullanılarak test edilmiş ve siyanürün yüksek doğrulukta tayini için tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
With increasing industrialization and urbanization, inorganic pollutants proportionally have been threaten the environment and public health, so it has been become an critical issue to determine and monitor these pollutants by developing analytical methods with high accuracy and sensitivity. Within the scope of this thesis, high selective colorimetric sensors have been proposed for its fastness, easiness for the determination of gold and cyanide that have been include in many different complex matrix samples thanks to the Surface Plasmon Resonance (SPR) properties of silver nanoparticles synthesized in different ways. In the first part of this thesis, biogenically synthesized silver nanoparticles were used for the determination of gold ions. For this purpose, extracts of pure apricot kernel shells were used to synthesize silver nanoparticles, and successful synthesis was demonstrated by using both reducing and stabilizing properties of this extract in AgNP formation. Colloidal yellowish AgNPs interacted with gold ions, and a significant decrease in SPR intensity at 415 nm and a distinct color change were observed in the UV-Vis absorption band, which shows highly sensitive and selective colorimetric detection for gold ions. Under optimized conditions, the proposed sensor provided good linearity in the range of 10 and 100 mg/L. The limit of detection (LOD) and limit of detection (LOQ) were calculated as 2.9 and 9.7 mg/L, respectively. In addition, the proposed colorimetric technique was validated by spiking waste mud samples by using matrix matching method. The excellent results showed that the developed green, simple, fast, and selective technique can be used as an alternative method for the determination of gold with high accuracy. In the second part, a high-sensitivity and simple approach has been developed for the quantitative determination of cyanide anions in UV-Vis spectrophotometer instrument using silver nanoparticles synthesized by chemical reduction method. In order to preserve the stability of AgNPs, nanoparticles were prepared by reducing silver nitrate (AgNO3) with sodium borohydride (NaBH4) as reducing agent in the presence of used Triton X-100. UV-Vis absorption spectra showed that the interaction between cyanide ions and AgNPs caused a significant decrease in the absorption peak of SPR band at 405 nm, resulting in increased sensitivity and selectivity for the detection of cyanide ions. The developed colorimetric sensor showed high sensitivity for cyanide ions, with good linearity in the range of 0.50 and 3.5 mM. The limit of detection and limit of detection were calculated as 0.09 and 0.29 mM, respectively. In addition, the accuracy and applicability of the proposed method were checked in different water samples and satisfactory results were obtained for the determination of cyanide with high accuracy.