Çok tabakalı kalay oksidin (SnO2) polimer kaynaklı sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation of tin oxide (SnO2) with polymer and investigation of its properties
Yazar: İMREN TAŞKIRAN
Danışman: PROF. DR. SEVİL ÇETİNKAYA
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son yıllarda, nano teller, nano çubuklar ve nano tüpler gibi tek boyutlu nano yapılı malzemelerin uygulamaları ve sentezi üzerine odaklanılmıştır. Onlar eşsiz yapıları ve fiziksel özelliklerinden dolayı çok geniş uygulama alanlarına sahiptirler. Metal oksitler önemli teknolojik uygulamalara ve ayarlanabilir özelliklere sahip fonksiyonel ve akıllı malzemelerdir. Bunlar arasında büyük bant boşluğuna sahip kalay Oksit (SnO2), gaz sensörü, solar hücreleri ve transistorlar gibi çok geniş alanlarda uygulanabilen eşsiz özelliklere sahip, önemli bir n-tipi yarı iletkendir. Onun özellikleri, sentez metoduna, büyüklüğüne, morfolojisine, kristal ve yüzey yapısına göre değişir.

Bu çalışmada,poli(etilen glikol)(PEG)-SnO2/poli(sodyum 4-stiren sülfonat) (PSS)- nanokompozitleri, 2 saat boyunca dimetil formamid (DMF) varlığında hidrotermal işlem yoluyla hazırlandı. Bunun için yüzey aktif madde PEG ile birlikte daha önceden sentezlenmiş olan 16.4 nm büyüklüğündeki SnO2 nanoparçacıkları kullanıldı.PEG-SnO2/PSS nanokompoziti, PSS ve PEG-SnO2 ile birlikte DMF varlığında 0°C reaksiyon sıcaklığında 2 saat sürede sentezlendi. Hazırlanan PEG-SnO2/PSS nanokompozitinin yapısal veelementel analizi, taramalı elektron mikrokopisi (SEM), Enerji Dağılım X-Işınları Spektrometresi (EDXS veya EDS), X-ışını difraksiyonu (XRD) ve Fouriertransform infrared (FTIR) spektroskopisi teknikleri ile yapıldı. Sonuçlar, PEG-SnO2 yüzeyinin, güçlü π-π etkileşimleri altında PSS ile % 39.53'lük bir kapsülleme oranı ile kaplandığını gösterdi. Bu örneklerin amonyak, etanol, aseton, formaldehit ve kloroform gibiuçucu organik bileşen (VOC) buharlarına karşı gaz duyarlılıkları, oda sıcaklığında, elektrometre kullanılarak iki probe tekniği ile incelendi. PEG-SnO2 nanoparçacıklarının etanol gazı için yüksek algılama performansı sergilediği görüldü. Saf olarak kullanılan PSS, VOC gazlarının hepsine karşı yüksek oranda duyarlılık gösterdi.Deneysonuçlarına göre, PSS ile kapsüllenen PEG-SnO2 nanokompozitinin gaz sensörü malzemesi olarak kullanım potansiyelinin arttırılabildiği söylenebilir.

Anahtar kelimeler: PSS, SnO2, Nanoparçacık, Nanokompozit, Hidrotermal yöntem, VOC.

Abstract:
For the past few years, the focus has been on the application and synthesis of one-dimensional nano-structured materials such as nano-wires, nano-rods and nano-tubes. They have a wide range of applications due to their unique properties and their physical properties. Metal oxides are functional and intelligent materials with important technological applications and adjustable properties. These are important n-type semiconductors with unique properties that can be applied in a wide range of applications such as SnO2, gas sensor, solar cells and transistors with large band gap. Its properties depend on the synthesis method, size, morphology, crystal structure and surface properties.

In this study, polyethylene glycol (PEG)-Tin Oxide-Poly(sodium 4-styrenesulfonate)(PEG-SnO2/PSS)  nanocomposites were prepared by hydrothermal method in the presence of dimethyl formamide (DMF) for 2 hours.For this purpose, SnO2 nanoparticles of 16.4 nmsize previously synthesized using PEG as a surfactant were used.The PEG-SnO2/PSS nanocomposite was synthesized with PSS and PEG-SnO2'in the presence of DMF at a reaction temperature of 0o C for 2 hours. The morphology and elemental analysis of PEG-SnO2/PSS nanocomposite were analyzed by scanning electron microcopy (SEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDXS or EDS), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy.The results showed that the PEG-SnO2 surface was coated with PSS at an encapsulation rate of 39.53% under strong π-π interactions. Gas sensitivities of these samples against volatile organic compound (VOC) vapors such as ammonia, ethanol, acetone, formaldehyde and chloroform were investigated by two probe techniques using electrometer atroom temperature.PEG-SnO2 nanoparticles showed high detection performance for ethanol gas. The pure PSS illustrated a high level of sensitivity to all VOC gases.According to the experimental results, it can be said that the PEG-SnO2 nanocomposite encapsulated by PSS can be used as a gas sensor material.

Key Words: PSS, SnO2, Nanoparticle, Nanocomposite, Hydrothermal method, VOC.