Metalik ve bimetalik nanoparçacıkların ve nanokompozit malzemelerin sentezi ve su arıtma teknolojisinde kullanımı
Synthesis of metallic and bimetallic nanoparticles and nanocomposite materials and their use in water treatment
Yazar: HİCRET KIRTAY
Danışman: PROF. DR. NERGİS ARSU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Demir oksit = Iron oxide ; Dielektrikler = Dielectrics ; Fotokatalitik = Photocatalytic ; Nano parçacık = Nano particles

Özet:
Polimerik nanokompozitlerin uygulama alanları fotokataliz, sorpsiyon, membran filtrasyonu, sensör ve izlem, mikrobiyal kontrol işlemleri olarak sayılabilir. Burada en önemli olan unsur nanokompozitlerin hazırlanmasıdır. Genelde literatürde karşılaşılan, polimer esaslı matrislere çeşitli inorganik nanomalzemelerin karıştırılmasını içermektedir.  Bu tez çalışması çeşitli iyonik yapıların in-situ fotokimyasal yöntem ile polimer matriks içerisinde nano yapı halinde sentezlenmesini içermektedir. Burada nemli olan parametreler fotobaşlatıcı, ışık kaynağı, aydınlatma süresi ve polimer matrikstir. Fotobaşlatıcı olarak I. Tip suda çözünme özelliğine sahip bir fotobaşlatıcı olan 2-Hydroxy-4′-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (Irg-2959) ve demir (III) oksit -Fe2O3, ε-Fe2O3, tungsten oksit (WO3), çinko tungstat (ZnWO4), gümüş/çinko tungstat (Ag/ZnWO4) metalik, metal oksit  ve bimetalik  nanoyapılar iyonik yapılarından başlayarak Poli(etilen glikol)metil eter akrilat/Poli(etilen glikol)diakrilat matriksi içinde sentezlenmiştir .  Sentezlenen nanokompozit filmlerin karakterizasyonu XRD, SEM ve TGA analizleri gerçekleştirilmiştir. 
Karakterize edilen nanokompozit filmler sudaki boyar maddelerin giderilmesinde önemli yere sahip olan fotokataliz işleminde kullanılmış ve fotokatalitik degradasyondaki etkinlikleri saptanmıştır. Sentezlenen ve karakterize edilen  bu nanokompozitlerden -Fe2O3, ε-Fe2O3 için metilen mavisi (MB)'nun fotokatalitik degradasyonu  ve tekrarlanabilirlikleri  pH etkisi dikkate alınarak incelenmiştir. WO3, ZnWO4, Ag/ZnWO4 içeren nanokompozitler MB ve metil oranj (MO)'ın fotokatalitik degradasyonunda kullanılmış ve tekrarlanabilirlikleri incelenmiştir. MB fotokatalitik degradasyonu açısından en etkin fotokatalizör ZnWO4 ve MO fotodegradasyonunda en etkin fotokatalizörün ZnO olduğu bulunmuştur. -Fe2O3, ε-Fe2O3 nanokompozitlerinin dielektrik özelliklerinde kapasitans açısından en etkin nanokompozitin ε-Fe2O3 olduğu ve nanoparçacık öncülü tuz oranı değiştiğinde kapasitansın değiştiği gözlenmiştir.

Abstract:
Application areas of polymeric nanocomposites can be counted as photocatalysis, sorption, membrane filtration, sensor and monitoring, and microbial control processes. The most important factor here is the preparation of nanocomposites. It involves mixing various inorganic nanomaterials into polymer-based matrices, which are generally encountered in the literature. This thesis study includes the synthesis of various ionic structures as nanostructures in polymer matrix by in-situ photochemical method. Important parameters here are photoinitiator, light source, irradiation time and polymer matrix. 2-Hydroxy-4′-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (Irg-2959), a type I water-soluble photoinitiator, and iron (III) oxide -Fe2O3, ε-Fe2O3, tungsten oxide (WO3), zinc tungstate (ZnWO4), silver/zinc tungstate (Ag/ZnWO4) metallic, metal oxide and bimetallic nanostructures were synthesized from their ionic structures. in a Poly(ethylene glycol)methyl ether acrylate/Poly(ethylene glycol) diacrylate matrix.
Characterization of the synthesized nanocomposite films, XRD, SEM and TGA analyzes were performed. The characterized nanocomposite films were used in the photocatalysis process, which has an important place in the removal of dye in water, and their effectiveness in photocatalytic degradation was determined. Photocatalytic degradation and reusage of methylene blue (MB) for -Fe2O3, ε-Fe2O3 from these synthesized and characterized nanocomposites were investigated considering the pH effect. Nanocomposites containing WO3, ZnWO4, Ag/ZnWO4 were used in the photocatalytic degradation of MB and methyl orange (MO) and their reproducibility was investigated. It was found that the most effective photocatalyst for MB photocatalytic degradation was ZnWO4 and the most effective photocatalyst for MO photodegradation was ZnO. It was observed that the most efficient nanocomposite is ε-Fe2O3 in terms of capacitance in dielectric properties of -Fe2O3, and ε-Fe2O3 nanocomposites and the capacitance is changed when the salt content of the nanoparticle precursor changed.