Kloroaurik asitin (HauCl4) in-situ indirgenmesi ile üretilen katalitik altın nanoparçacık gömülü triazin tabanlı kovalent organik polimer ağ yapıları
In-situ reduction of chloroauric acid (HauCl4) for generation of catalytic Su nanoparticle embedded triazine based covalent organic polymer networks
Yazar: SAMİ DURSUN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HASAN AKYILDIZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, epoksi türevi olan Tris(2,3-epoksipropil) izosiyanurat ve triazin tabanlı bir yapı olan melamin, uygun sentez ortamında gerekli çözücüler ve kimyasallar ile reaksiyona sokularak ucuz, dayanıklı ve gözenekli yeni bir triazin tabanlı kovalent organik polimer (PCOP) sentezlenmiştir. Elementel analiz, FTIR ve C-NMR analizleri ile PCOP-3 yapısının karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda istenilen yapının başarılı bir şekilde sentezlendiği gösterilmiştir. Elde edilen PCOP-3 yapısı, kloroaurik asit ile in-situ (aynı ortamda) reaksiyona sokularak; Au nanoparçacıkları gömülü kovalent organik polimer (Au@PCOP) üretilmiştir. Bu yapının karakterizasyonu; UV-Vis, XRD, TEM ve TGA yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. UV-Vis spektroskopisi ve XRD analiz sonuçları Au@PCOP içerisinde Au nanoparçacığının var olduğunu kanıtlamıştır. TEM görüntüleri, altın (Au) nanoparçacıklarının sadece polimer yapı içerisinde dağılmış olduğunu ve ortalama 5,6 nm boyutlarında olduklarını ortaya koymuştur. TGA analizi sonucunda PCOP-3'ün kütlece %94 bozunduğu, Au@PCOP yapısının ise kütlece %54 bozunduğu ve aradaki farkın da altın nanoparçacıkların toplam miktarını verdiği belirlenmiştir. Au@PCOP'ün katalitik özelliğini incelemek amacıyla 4-Nitrofenol kullanılarak UV-Vis spektrofotometre cihazı ile ölçümler yapılmış, ölçüm sırasında 400 nm'de karakteristik pik veren 4-Nitrofenol yapısının pik absorbansının zaman ilerledikçe azaldığı ve başlangıçta herhangi bir pik vermeyen 4-Aminofenolün belirli bir zaman sonra 300 nm'de pik verdiği ve pik absorbansının arttığı görülmüştür. Deneysel sonuçlar, Au@PCOP yapısının 4-Nitrofenol gibi zararlı ve zehirli yapıları indirgeyerek, zararlı olmayan ve endüstri için oldukça önemli (ağrı kesici olarak kullanılan parasetamol molekülünün üretimi gibi) olan 4-Aminofenole dönüştürebildiğini ortaya koymuştur. Au@PCOP, düşük maliyeti, katalizör olarak yüksek verimliliği, zehirli 4-Nitrofenolün indirgenmesinde kullanılması, kullanıldığı ortamı kirletmeden kolaylıkla ortamdan alınabilmesi ve tekrar tekrar kullanılabilmesi özellikleri sayesinde daha çevreci bir özelliğe sahiptir.

Abstract:
In this study, a low-cost, durable and porous triazine-based covalent organic polymer (PCOP) structure was synthesized by using an epoxy type Tris(2,3-epoxypropyl) isocyanurate and a triazine-based melamine in a reaction medium with appropriate solvents and other chemicals. Characterization of PCOP was performed by elemental analysis, FTIR and C-NMR. Characterization results indicated that the desired structure was successfully synthesized. A PCOP structure, embedded with Au nanoparticles (Au@PCOP), was produced by in-situ reaction of synthesized PCOP and chloroauric acid (HAuCl4). Au@PCOP structure was characterized by using UV-Vis, XRD, TEM and TGA techniques. UV-Vis spectroscopy and XRD results revealed the existence of Au nanoparticles in the Au@PCOP-3 structure. TEM images indicated that the gold (Au) nanoparticles were dispersed only in the polymer structure and their average size was about 5,6 nm.  TGA analysis provided the bulk decomposition rates of PCOP-3 and Au@PCOP-3 as 94% and 54%, respectively. The difference between these values coincides to the total amount of gold nanoparticles. The catalytic behavior of Au@PCOP was investigated by using 4-Nitrophenol via UV-Vis spectroscopy technique. It was observed, during the measurement, that the absorbance peak of 4-Nitrophenol at 400 nm was reduced in intensity with time. In the meantime, another absorbance peak belonging to 4-Aminophenol was formed and it intensity increased with time. Experimental results showed that Au@PCOP structure could convert the harmful and toxic substances, like 4-Nitrophenol, by reducing it to non-toxic and industrially important (i.e., production of paracetamol molecule for pain relievers) 4-Aminophenol organic compound. Au@PCOP structure can be described as an eco-friendly compound, considering its low-cost, reusable characteristic, high efficiency as a catalyzer, utilization in the reduction process of toxic 4-Nitrophenol compound, and easy removal from the catalysis medium without any contamination.