Silis kumu, feldspat ve tetraetilortosilikattan sol-jel yöntemi ile silika aerojel sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis of silica aerogel with silica sand, feldspar and tetraethylortosilicate by sol-gel method and characterization
Yazar: DUYGU GÜLER
Danışman: PROF. DR. H. CANAN CABBAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Feldispatlar = Feldspars ; Silis kumu = Silica sand ; Yaşlanma = Aging

Özet:
ÖZETSilika aerojeller, yüksek yüzey alanına, gözenekli yapıya ve düşükyoğunluğa sahip olmaları nedeniyle birçok alanda kullanılmaktadır. Busebeple silika aerojellerin üretimi birçok teknolojik araştırmanıntemelini oluşturmaktadır.Bu çalışmada sol-jel yöntemiyle farklı başlangıç maddeleri kullanılaraksilika aerojeller sentezlenmiştir. Başlangıç malzemeleri olarak siliskumu, feldspat ve tetraetilortosilikat (TEOS) kullanılmıştır. Silis kumu vefeldspat doğal malzemeler olduğu için sodyum hidroksit ile kaynatılaraksilika ekstraksiyonu işlemi yapılmıştır. İşlem sırasında 1, 2 ve 3 saatkarıştırma yapılmıştır. Veriler değerlendirilerek, silis kumu için 3 saatkarıştırma ve feldspat için ise 2 saat karıştırma süresi seçilmiştir.Yaşlandırma sıcaklığının (30, 40, 50, 60 ve 80?C) yüzey alanına veortalama gözenek çapına etkisi incelenmiştir. TEOS' tan farklısıcaklıklarda yaşlandırma yapılarak elde edilen silika aerojellerin yüzeyalanları ve gözenek çap değerleri farklılık göstermemiştir. Hem siliskumu hem de feldspattan yaşlandırma sıcaklığı 30 ºC' de elde edilensilika aerojellerin yüzey alanı değerleri en yüksek çıkmıştır ve sırasıyla609 m2/g ve 954 m2/g olarak ölçülmüştür. Tüm yaşlandırma sıcaklığındaelde edilen numunelerin gözenek çapı silis kumunda 20-60 Å arasında, vfeldspatta ise 15-60 Å arasında değişmiştir. Silis kumundan elde edilensilika aerojeller mezo gözenekli, feldspattan elde edilen silika aerojellermikro ve mezo gözenekli bir yapıya, TEOS' tan elde edilenler ise mikrogözenekli yapıya sahip oldukları gözlenmiştir.Silis kumu ve feldspattan elde edilen silika aerojellerden yaşlandırmasıcaklığı 50?C olan aerojelle yüzey modifikasyonu yapılmıştır.Modifikasyon için yaşlandırma sırasında TEOS kullanılmıştır. Siliskumunun yüzey modifikasyonuyla elde edilen silika aerojelin hidrofobikbir yapıya sahip olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
ABSTRACTDue to having high surface area, porosity and low density, silicaaerogels are used in many fields. Therefore, production of silicaaerogels is fundemantal for many technological research areas.In this study, silica aerogels were synthesized by different precursorsby using the sol-gel method. Silica sand, feldspar and TEOS were usedas precursors. Because of the fact that silica sand and feldspar areinartificial materials, silica was extracted by boiling these materials insodium hydroxide solution. Extraction process was carried out indifferent stirring times as 1, 2 and 3 hours. By evaluating datamentioned above, stirring times for silica and feldspar were selected as3 hours and 2 hours, respectively. The effect of the aging temperature(30, 40, 50, 60 and 80C) on the surface area and average pore diameterof synthesized silica aerogel was investigated. It is observed that therewere no significant effects of different aging temperatures on surfacearea and pore size of silica aerogel synthesized from TEOS. The highestsurface areas of silica aerogels synthesized from silica sand andfeldspar were obtained at 30 C. Surface areas of silica aerogels madefrom silica sand and feldspar were found as 609 m2/g and 954 m2/g, viirespectively. Pore diameters of silica aerogels produced from silicasand and feldspar were in range 20-60 Å and 15-60 Å, respectively.While silica aerogel produced from silica sand was mesoporous, silicaaerogel synthesized from feldspar was micro and mesoporous andsilica aerogel produced from TEOS was microporous.Surface modification was made to silica aerogel which was synthesizedfrom silica sand and feldspar at 50?C aging temperature. TEOS wasused during the aging for modification. It is observed that silica aerogelobtained from the modification of silica sand had hydrophobicstructure.