Fotokatalitik ve antibakteriyel uygulamalar için ZnO nanopartiküllerinin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of ZnO nanoparticles for photocatalytic and antibacterial applications
Yazar: ABDULSATTAR ALI ABBAS ABBAS
Danışman: DOÇ. DR. OLCAY GENÇYILMAZ
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Çinko oksit nanoyapılar (ZnONPs) sahip olduğu üstün fiziksel ve kimyasal özelliklerden dolayı biyomedikal, uygulamalar ve fotokatalizörler başta olmak üzere birçok çevresel iyileştirmeye yönelik alanlarda kullanılmaktadır. Bu çalışmada,  hidrotermal tekniği kullanılarak ZnONPs üretilmiştir. Sentezlenen ZnONPs'larının fiziksel, biyolojik ve fotokatalitik özellikleri araştırılmıştır. Bu parçacıkların fiziksel karakterizasyonu için yapısal, morfolojik ve optik özellikleri sırasıyla X-ışını kırınım difraktometresi (XRD), Alan Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM), UV-Vis spektroskopisi kullanılarak yapılmıştır. X-ışını kırımın analizi sonucundan sentezlenen nanopartiküllerin altıgen wurtzite yapıda olduğu belirlenmiştir. Kristalleşme seviyesi, yarıpik genişliği ve tane boyutu gibi bazı yapısal parametreler hesaplanmıştır. Soğurma ve geçirgenlik spektrumları elde edilmiş ve nanoparçacıkların bant aralığı, Urbach enerjisi, kırılma indisi ve sönüm katsayısı değerleri hesaplanmıştır. Bu parçacıkların yüzey morfolojileri ve elemental analizleri FESEM-EDS kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca biyolojik özellikleri için agar disk difüzyon yöntemi kullanılmıştır. Antibakteriyel uygulamalar için sekiz farklı test mikroorganizmaları (Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Candida albigans, Streptococcus mutans, Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes, Eosinophilic pneumonia, Staphilococus Aereus) kullanılarak ZnONPs'lerin antibakteriyel aktivitesi belirlenmiştir. Ayrıca ZnONPs'lerin fotokatalitik aktiviteleri sulu çözeltideki parçalanmış metilen mavisi için test edilmiştir ve parçalanma testi UV-Vis spektrofotometre kullanılarak farklı zaman aralıklarında yapılmıştır. ZnONPs'larının katalizör etkisi sonucu fotokatalik verim % 87 olarak belirlenmiştir.

Abstract:
Zinc oxide nanostructures (ZnONPs) are used in many environmental improvement areas, especially in biomedicine, applications, and photocatalysts, due to their superior physical and chemical properties. In this study, ZnO-NPs were produced using the hydrothermal technique. The physical, biological, and photocatalytic properties of synthesized ZnONPs were investigated. For the physical characterization of these particles, their structural, morphological, and optical properties were made using X-ray diffractometry (XRD), Scanning Electron Microscopy (FESEM), and UV-Vis spectroscopy, respectively. As a result of X-ray diffraction analysis, it was determined that the synthesized nanoparticles were in a hexagonal wurtzite structure. Some structural parameters such as crystallization level, cleft width, and grain size were calculated. Absorption and transmittance spectra were obtained and forbidden band gap, Urbach energy, refractive index, and extinction coefficient values of nanoparticles were calculated. Elemental analysis and the surface morphology of these particles was investigated using FESEM-EDS. In addition, the agar disc diffusion method was used for its biological properties. The antibacterial activity of ZnONPs was determined by using eigth different test microorganisms (Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Candida albigans, Streptococcus mutans, Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes, Eosinophilic pneumonia, Staphilococus Aereus) for antibacterial applications. In addition, the photocatalytic activities of ZnONPs were tested for cleaved methylene blue in an aqueous solution and the degradation test was performed at different time intervals using UV-Vis spectrophotometer. As a result of the catalyst effect of ZnONPs, the photocatalytic efficiency was determined as 87 %.