Kobalt floroborat sentezi ve alev geciktirici olarak kullanılabilirliği
Synthesis of cobalt fluoroborate and usability as flame retardant
Yazar: RESUL BİBEROĞLU
Danışman: PROF. DR. METİN GÜRÜ ; DOÇ. DR. FATİH AKKURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Geniş kullanım alanına sahip teknolojinin vaz geçilmez ürünlerinden biri haline gelen özel bor ürünlerinin fonksiyonel özelliği nedeni ile artık günümüz dünyasında önemi daha da artmakta; artık olmazsa olmaz türünden ürünler olarak teknolojide yerini almaktadır. Özel bor ürünlerinden olan bor hidrürler, boratlar, boranlar, elementel bor ve floroboratlar bazı bor bileşiklerine örnek teşkil etmektedirler. Örneğin; floroboratlar; organik reaksiyonlarda katalizör olarak, tekstilde alev geciktirici olarak, camlarda optik özelliği artırmak amaçlı, böcek ve mantarlara karşı da pestisit olarak kullanımı gibi, çok geniş kullanım alanlarına sahiptir. Bu çalışmada, floroboratlardan biri olan kobalt floroboratın, mekanokimyasal ve yaş yöntem olmak üzere iki farklı yöntem uygulanarak sentezi gerçekleştirilmiştir. Mekanokimyasal yöntem ile kobalt floroborat sentezinde; kobalt florür ve elementel bor reaktant olarak kullanılmış; farklı mol oranlarında hazırlanan numuneler belirli sürede bilyeli değirmende mekanik öğütülerek optimum mol oranı bulunmuştur. Değişik sürelerde sentezlere devam edilmiş; süre optimizasyonu yapılmıştır. Kobalt floroborat sentezi için, yapılan deneyler sonucunda reaktant mol oranı (nB/nCoF2) 1:1 ve bilyeli değirmende 2000 dakika süresince gerçekleştirilen mekanokimyasal reaksiyon ile en verimli sonuç elde edilmiştir.  Yaş yöntem ile kobalt floroborat sentezinde ise, kobalt oksit ve floroborik asit reaktant olarak kullanılmıştır. Söz konusu sentezde reaktant mol oranı, sıcaklık ve süre parametrelerinin etkileri ayrı ayrı belirlenmiş; optimum şartlar tespit edilmiştir. Kobalt floroborat, reaktant mol oranı (nHBF4/nCo3O4) 12:1 ve 90°C sıcaklıkta %97 saflıkta sentezlenmiştir. Karakterizasyon çalışmalarında ise, FT-IR ve BF4- iyon seçici elektrot kullanılmıştır. Sentezlenen kobalt floroboratın farklı derişimlerde çözeltileri hazırlanmış olup, kumaşlara emdirilmiş ve LOI testleri yapılmıştır. Kobalt floroboratın LOI test metodu ile alev geciktirici özelliği incelendiğinde kobalt floroboratın, alev oluşumunu geciktirmesi özelliği yönünden fazlaca etkili olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
Due to the functional properties of special boron products, which have become one of the indispensable products of technology with a wide range of applications, their importance is increasing in the world today; it is taking its place in technology as a must-have product. Boron hydrides, borates, boranes, elemental boron and fluoroborates, which are special boron products, are examples of some boron compounds. For example; fluoroborates; they have a wide range of uses such as catalyst in organic reactions, flame retardant in textiles, to increase optical properties in glasses, as a pesticide against insects and fungi. In this study, the synthesis of cobalt fluoroborate, one of the fluoroborates, is carried out by applying two different methods, the mechanochemical and the wet method. In the synthesis of cobalt fluoroborate by mechanochemical method; cobalt fluoride and elemental boron are used as reactants; the optimum mole ratio is found by samples prepared at different molar ratio of mechanical grinding in a ball mill for a certain period. The synthesis is continued at different times; time optimization was made. As consequence, most efficient results are obtained with reactant molar ratio (nB/nCoF2) 1:1 and a mechanochemical reaction that carried out for 2000 min in a ball mill. Cobalt oxide and fluoroboric acid are used as reactants in the synthesis of cobalt fluoroborate by wet method. In the synthesis in question, the effects of reactant molar ratio, temperature and time parameters are determined separately; optimum conditions have been determined. 97% purity cobalt fluoroborate is synthesized at a molar ratio of reactant (nHBF4/nCo3O4) 12:1 and 90°C.  FT-IR and BF4- ion selective electrodes are used in characterization studies. Solutions of the synthesized cobalt fluoroborate are prepared at different concentrations, impregnated with fabrics and LOI tests were performed. When the flame retardant property of cobalt fluoroborate was examined with the LOI test method, it is understood that the cobalt fluoroborate is highly effective in terms of retarding flame formation.