g-C3N4@POLY(HEMA-co-NVP) hidrojel nanokompozitinin sulardaki organik kirleticilerin fotokatalitik gideriminde kullanılması
The use of g-C3N4@POLY(HEMA-co-NVP) hydrogel nanocomposite in photocatalytic removel of organic pollutants in waters
Yazar: MOHAMMAD MUHIEDDINE
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN YILMAZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry

Özet:
Fotokatalitik temelli su arıtma tekniklerinde nanopartikül fotokatalizörler kullanımının önemi her geçen gün artmaktadır. Sulu ortamda dağıtılmış halde bulunan nanopartiküllerin kullanıldığı fotokatalitik giderim çalışmalarında reaksiyonun tamamlanması sonucu nanopartiküllerin etkili bir şekilde tekrar kullanılabilmesi için kolaylıkla izole edilebiliyor olmaları hem yöntem maliyetlerini düşürmekte hem de oluşabilecek çevresel kirlilikleri minimize etmektedir. Bunun için nanofotokatalizörlerin polimerler, manyetik nanopartiküller ve sabit destek materyalleri gibi malzemeler ile modifiye edilerek fotokataliz işlemi sonrası geri kazanılabilmeleri önemlidir.
Yukarıda bahsedilen noktalardan hareketle tasarlanan bu çalışmada, fotokatalitik aktif grafitik karbon nitrit nanopartikülleri (g-C3N4), Poly(HEMA-co-NVP) hidrojel ile modifiye edilerek g-C3N4@Poly(HEMA-co-NVP) hidrojel nanokompoziti üretilmiştir. g-C3N4 nanopartikülleri kalsinasyon yöntemiyle sentezlenmiştir. Ardından 2-hidroksietil metakrilat(HEMA) ve N- vinil pirolidon (NVP) monomerler çözeltisinde disperse edilip çapraz bağlayıcı ve başlatıcı ekleyerek g-C3N4 nanopartiküllerin hapsedilmesini sağlayan üç boyutlu bir polimer ağı oluşturulmuştur. Sentezlenen g-C3N4@Poly(HEMA-co-NVP) hidrojel nanokompoziti metilen mavisi (MM) boyar maddesinin fotokatalitik giderilmesinde fotokatalizör olarak kullanılmıştır. Üretilen nanokompozitin en yüksek verimini hangi koşullarda verebileceğini araştırmak adına çözelti pH değeri ve fotokatalizör miktarı optimize edilmiş olup tekrarlanabilirliğini de incelenmiştir. pH 10 ve g-C3N4@Poly(HEMA-co-NVP) hidrojel nanokompozit miktarı 400 mg olduğunda çözelti ortamında bulunan MM boyar maddesi %100 verimle giderilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Su arıtımı, fotokatalitik bozunma, fotokatalizör, nanopartikül, hidrojel, g-C3N4

Abstract:
Nowadays, the use of nanoparticles in water purification has gained a great interest. In photocatalytic removal studies where nanoparticles dispersed in aqueous medium are used, nanoparticles must be easily isolated after the reaction is completed in order to be effectively reused. The reusability of photocatalysts reduces process costs and minimizes environmental pollution. For this reason, modifying nanophotocatalysts with materials such as polymers, magnetic nanoparticles and fixed support materials so that they can be regained after the photocatalysis process is extremely important.
In this study, designed based on reasons mentioned above, g-C3N4@Poly(HEMA-co-NVP) hydrogel nanocomposite was produced by modifying photocatalytic active graphitic carbon nitride nanoparticles (g-C3N4) with Poly(HEMA-co-NVP) hydrogel. g-C3N4 nanoparticles were synthesized by calcination method. Afterwards, a three-dimensional polymer network that incarcerate the nanoparticles was formed by dispersing the g-C3N4 in a solution of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and N-vinyl pyrrolidone (NVP) monomers, with the aid of a cross-linker and an initiator. The developed g-C3N4@Poly(HEMA-co-NVP) hydrogel nanocomposite was used as a photocatalyst in the photocatalytic degradation of methylene blue (MB). In order to investigate the ideal performance conditions of this nanocomposite, the pH value and the photocatalyst amount to use were optimized by examination. The 100% efficiency of MM dye removal from the solution medium was conditioned by pH 10 and an amount of 400g g-C3N4@Poly(HEMA-co-NVP) hydrogel nanocomposite.

Keywords: Water purification, photocatalyst, hydrogel, g-C3N4, photocatalytic degradation