Sol-jel yöntemi ile monolit mof nanokompozitlerinin üretimi: UiO-66/ZIF-8
Sol-gel processing of monolithic mof nanocomposites: UİO-66/ZIF-8
Yazar: PINAR KAYA
Danışman: DOÇ. DR. BERNA TOPUZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Monolit = Monolith

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, MOF ailesine ait iki üstün özellikli malzeme olan UiO-66, ZIF-8 ve UiO66/ZIF-8 nanoparçacıkların sentezlenmesiyle hibrit UiO-66/ZIF-8 nanokompozit monolitlerin üretilmesidir. Sulu ortamda nispeten kararsız olan ZIF-8 yapısının daha kararlı olan UiO-66 varlığında sentezinde hibrit yapılar elde edilerek ZIF-8 yapılarının su içerisinde kararlılığın arttırılması amaçlanmıştır. Genel olarak yüksek mekanik ve kimyasal dayanıma, yüksek gözeneklilik oranına sahip olan ve ilaç salımı, adsorpsiyon, ayırma, gaz depolama gibi birçok alanda uygulamaları bulunan MOF yapılarının fiziksel boyutları iyi tanımlanmış monolit formunda elde edilmesi, toz formuna göre yüksek mekanik kararlılık, düşük basınç düşüşü ve kullanım kolaylığı gibi avantajlar sağlamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında karakterizasyon PXRD, SEM, TEM HAADF EDX ve DLS analizleri ile yapılmıştır. ZIF-8 ve UiO66/ZIF-8 hibrit monolitlerin 5 ppm metilen mavisi (MB) sulu çözeltisindeki adsorpsiyon kapasitesi oda sıcaklığında incelenmiştir. Santrifüj yöntemi ile elde edilen %10, %15 ve %25 oranlarında UiO-66 içeren UiO66/ZIF-8 hibrit monolitlerin ve ZIF-8 monolitlerin boya giderim oranları 50 saat sonunda sırasıyla %94, %90, %91, %94 olarak, slip döküm yöntemi ile elde %15 ve %25 oranlarında UiO-66 içeren hibrit monolitlerin ve ZIF-8 monolitlerin oranları sırasıyla %58, %93 ve %35 olarak bulunmuştur

Abstract:
The aim of this study is to synthesize and characterize two MOF materials with exceptional properties, UiO-66 and ZIF-8 via sol-gel method and incorporate UiO-66 into ZIF-8 to create a molecularly new material, a hybrid monolith nanocomposite. As ZIF-8 is relatively less stable in water with respect to UiO-66, this nanocomposite is expected to increase the stability in water. MOF's are commonly reputed with high mechanical and chemical strength as well as wide application areas that include but not limited to drug release, adsorption, separation, gas storage. The bottleneck for MOFs' is primarily due to their powder morphology.  Synthesis of MOF monoliths provide advantages such as higher mass transfer and better handling properties, higher mechanical and chemical stability. In this thesis, UiO-66/ZIF-8 hybrid monoliths are synthesized. Characterization was done with PXRD, SEM, TEM HAADF EDX and DLS analyses. 5 ppm methlyene blue (aqueous solution) adsorption experiments with shaker incubator were carried out in room temperature. The ZIF-8 monoliths that contains of 10%, 15% and 25% UiO-66 and ZIF-8 monoliths that were synthesized with centrifugal method showed 94%, 90%, 91%, 94% dye removal, respecfully. Hybrid monoliths that contain 15% and 25% UiO-66 and ZIF-8 monoliths that were obtained via slip casting showed 58%, 93% and 35% dye removal, respectfully.  Pm and Pmu, SEM and PXRD analyses were done after adsorption experiments to determine the stability in water. While transformation of ZIF-8 to ZIF-L occured, minor defects were observed with Pmu.