Fonksiyonel nano malzemelerin sentezi
Synthesis of functional nano materials
Yazar: EMİNE ERDOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. UĞURSOY OLGUN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Fonksiyonel malzemeler gelecek veya teknolojik gelişmeler açısından oldukça öneme sahiptir. Hedef molekül veya malzemeler belirli uygulamalar için seçilir. Daha sonra literatür araştırmasını takiben bu ürünlerin kimyasal sentezine yönelik farklı yöntemler araştırılır. Benzer yöntemler kullanılarak malzemelerin farklı özellikleri birleştirilebilir. Örneğin, tıp alanında antibakteriyal uygulamalar için polimer ve metal kompozitler hazırlanabilir. Çeşitli metal kompleksler ve nano kompozitler antimikrobiyal, katalitik aktivite, iletkenlik gibi kullanışlı özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, fonksiyonel nano metallerin sentezi, karakterizasyonu ve farklı alanlardaki uygulamaları araştırılmıştır. Çeşitli ligandlar hazırlanıp, bu ligandların nano kolloidlere bağlanma etkileri incelenmiştir. Ayrıca, nano boyutlarda metal ve metal kompleksleri içeren malzemelerin sentezi, katalitik ve sensör özellikleri araştırılmıştır.Bu çalışmada, nano gümüş indirgeme metodu ile hazırlanmıştır. Mekanik öğütme yöntemi ile hazırlanan nano silika tozları nano gümüş ile kaplanmıştır. Nano gümüş kaplı çekirdek-kabuk (core-shell) yapılı silika partikül yüzeylerinin TEM analizleri 5-30 nm boyutlarında nano gümüş partiküllerinin oluştuğunu göstermektedir. Ayrıca, nano çinko oksit partiküllerini hazırlamak için mekanik öğütme kullanılmıştır ve partiküllerin iletkenliğinin öğütmeden önce 0.19 S, öğütmeden sonra ise 42.74 S olduğu gözlemlenmiştir. Shiff bazı ligandların silika üzerine mekanokimyasal olarak bağlanması sağlanmıştır ve izole edilen fonksiyonel silika yüzeylerinin sulu çözeltilerden Cu+2 metali adsorplayarak kompleks oluşturduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, bu çalışmada sırasıyla, hidrofilik ve hidrofobik fonksiyonel gruplar taşıyan nano bakır ve nano altın partikülleri hazırlanmıştır. Daha sonra bu nano partiküller, bakır ve altın ftalosiyanin sentezi için kullanılmıştır. Benzer yöntemler kullanılarak, hidroksi apatit-nano gümüş ve poli(2-etil-2-oksazolin)-hidroksi apatit-nano gümüş kompoziti hazırlanmıştır. Ek olarak, çok özel amaçlı malzemeler olan nano Al, nano Zn, nano TiO2, nano ZrB2 ve nano Prusya Mavisi üretim yöntemleri araştırılmıştır. Basit ve düşük maliyetli yöntemler ile yüksek verim ve kalite gösteren ürünlerin hazırlanması büyük önem taşımaktadır. Daha sonraki çalışmalarda, fonksiyonel nano malzemelerin katalitik, optik sensör, antibakteriyal ve fizikokimyasal özelliklerinin kontrol edilmesi hedeflenmektedir.

Abstract:
Functional materials are very important for the future technological developments. The target molecules or materials are selected for the specific applications and then, the different approaches for the chemical synthesis of these products are explored after the literature search. Using similar techniques, different properties of materials may be combined together. For instance, the composites of polymers and metals can be prepared for the antibacterial applications in the medical field. Various metal complexes and nanocomposites have useful properties such as antimicrobial, catalytic activity, conductivity. In this study, synthesis, characterization and applications of functional nano metals in different fields were explored. Various ligands were prepared and the binding effects of this ligands on nano colloids were analyzed. Also, sytnhesis of materials that include nano sized metal and metal complexes with catalitic and sensor properties were studied.In this study, nano silver was synthesized by using the reduction method. Nano silica powders which were prepared by using mechanochemical roll-milling coated with nano silver. TEM analysis of surface of core-shell structured silica particles that were coated with nano silver showed that the size of nano silver particles is 5-30 nm. Also, the roll-milling was used to synthesize nano ZnO particles and the conductivity of particles was measured as 0.19 S before milling and 42.74 S after milling. Mechanochemical binding of shiff base ligands on silica particles has been carried out. It was demonstrated that prepared silica with the surface functional groups formed complex with adsorption of Cu+2 metal cations from aqueous solutions. Also, in this study nano Cu and nano Au particles were prepared with hydrofilic and hydrofobic functional groups respectively. Then, this nano particles were used to synthesize copper and gold phthalocyanine. By using similar methods, hydroxyapatite-nano silver and poli(2-ethyl-2-oxazoline)-hydroxyapatite-nano silver composite material was prepared. In addition, production methods of multi-purpose materials that are nano Al, nano Zn, nano TiO2, nano ZrB2 and nano Prussian Blue were explored. Preparing of particles with high yield and quality by using simple and low cost methods is highly important. In future studies, the control of catalytic, optic sensor, antibacterial and physicochemical properties of functional nano materials will be considered.