Duyarsız enerjetik madde 3-nitro-1,2,4-triazol-5-on (NTO) için nanoparçacık esaslı sensör geliştirilmesi
Development of nanoparticle based sensor for insensitive energetic material 3-nitro-1,2,4-triazol-5-on (NTO)
Yazar: KADER TÜRKEKUL
Danışman: DOÇ. DR. AYŞEM ARDA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Analitik kimya = Analytical chemistry ; Kromatografi-sıvı = Chromatography-liquid ; Morüstü-görünür spektroskopisi =

Özet:
RDX, HMX, TNT gibi geçmişten beri yaygın kullanıma sahip patlayıcıların depolanma ve nakliyat sırasında çeşitli kazalara sebep olmalarından dolayı modern ordularda duyarsız enerjetik malzelerin önemi giderek artmaktadır. Bu maddeler üzerine yapılmış çalışmalar genellikle sentez, yapı aydınlatma, termal kararlılık ve bozunmaları üzerinedir. En yaygın kullanılan duyarsız enerjetik malzemelerden olan NTO için tayin yöntemleri oldukça azdır. Bu bağlamda bu tez çalışmasının amacı; NTO için hızlı ve kolay uygulanabilir nanoparçacık temelli kolorimetrik sensör geliştirilmesidir. NTO tayini için geliştirilen nanoparçacık temelli sensörün tayin prensibi, Cu2+ katyonu varlığında NTO'nun yük transfer kompleksi oluşturarak bağlandığı AuNP-L-Cys nanoparçacıkların agregasyonuna dayanır. Spektrofotometrik değerlendirme 650 nm'deki absorpsiyon değerinin 520 nm'deki absorpsiyondeğerine oranlanması ile yapılmıştır. Agregasyon sonucu 600-700 nm aralığında oluşan yeni absorpsiyonpikini 650 nm'deki absorpsiyon değeri temsil ederken, 520 nm'deki absorpsiyon değeri AuNP-L-Cys sensörüne aittir. Geliştirilen spektroskopik sensörün NTO için molar absorptivite ve LOD (belirtme sınırı) ile LOQ (tayin sınırı) gibi analitik performans özellikleri şöyledir: NTO için ε = 8,62x103 L mol-1cm-1; LOD = 0,25 mg L-1 ve LOQ = 0,85 mg L-1'dir. Bu sensör TNT, RDX, HMX ve tetril içeren patlayıcı karışımlarına uygulanmıştır. Ayrıca toprakta yaygın olarak bulunan Cl-, NO3-, SO42-, Mg2+, Ca2+ ve K+ anyon ve katyonlarının sensöre olan girişim etkileri incelenmiştir. Geliştirilen kolorimetrik yöntemin istatistiksel kıyaslaması ve validasyonu amacıyla başvurulan literatürde mevcut referans LC-QToF-MS yöntemi LC-MS-MS'e uygun olarak yeniden düzenlenerek NTO tayinine olanak veren ek bir kromatografik yöntem de geliştirilmiştir.

Abstract:
Since the storage and transport of conventional sensitive explosives like RDX, HMX, and TNT have given rise to unforeseen accidents, the demand of modern armies for insensitive energetic materials is on the rise. The existing studies on these materials are generally associated with their synthesis, characterization, thermal stability and degradation. There are very few methods of determination for the most widely used insensitive energetic materials such as NTO. In this regard, the aim of this thesis work is the development of a rapid and practical nanoparticle based spectrophotometric sensor for determination of NTO. The detection principle of the developed nanoparticle based colorimetric sensor for NTO is, agglomeration of NTO bonded AuNP-L-Cys (by charge complexation) in presence of Cu2+ cation. Spectroscopic evaluation was made by taking the ratio of 650 nm absorption value to 520 nm absorption value. Whereas 650 nm band represents the new formed peak between 600-700 nm as a result of aggregation, 520 nm absorption value belongs to the AuNP-L-Cys sensor. The analytical performance characteristics of the developed sensor for NTO as molar absorptivity (ε); limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) are as follows: For NTO, ε= 8,62x103 L mol-1cm-1; LOD=0.25 mg L-1 and LOQ=0.85 mg L-1. The sensor was applied to various energetic material mixtures containing TNT, RDX, HMX and tetryl. Additionally the interference effects of various anions and cations commonly found in soil such as Cl-, NO3-, SO42-, Mg2+, Ca2+ and K+ were studied. During the statistical comparison and method validation with the aid of a literature reference, the existing LC-QToF-MS reference method was adapted to LC-MS-MS analysis, thus an additional chromatographic method was developed enabling NTO determination.