Floresans temelli bazı nanopartiküllerin sentezi, karakterizasyonu, sensör ve adsorpsiyon uygulamaları
Synthesis, characterization, sensor and adsorption applications of fluorescenct based some nanoparticles
Yazar: ALİ BİLGİÇ
Danışman: DOÇ. DR. AYSEL ÇİMEN
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, sulu ortamda Cr(VI) iyonlarının eşzamanlı tespiti ve uzaklaştırılması için üç yeni manyetik floresan nanopartikül geliştirilmiştir. Bu çalışma genel olarak üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, BODIPY ile fonksiyonelleştirilmiş üç yeni manyetik floresans nanopartikül hazırlanmıştır ve bunlar Fe3O4@SiO2-APTMS-BODIPY, Fe3O4@SiO2-TPED-BODIPY ve Fe3O4@SiO2-TMPTA-BODIPY olarak isimlendirilmiştir. Bu üç yeni manyetik floresans nanopartiküllerin yapısal, kimyasal ve morfolojik özellikleri TGA, XRD, TEM, EDX, SEM ve FT-IR yöntemleri ile karakterize edilmiştir. İkinci aşamada, manyetik floresans nanopartiküller ile sensör çalışmaları gerçekleştirilmiştir ve sensör olarak bu üç manyetik floresans nanopartikülün de metal iyonlarından sadece Cr(VI) iyonuna duyarlı oldukları tespit edilmiştir. Sensör çalışmalarında metal iyonlarına karşı seçicilik, tayin limiti, bağlanma stokiyometrisi, pH aralığı ve cevap süresi gibi karakteristik özellikler tayin edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre bu üç manyetik floresans nanopartikülün sensör özellikleri karşılaştırılarak avantajlı ve dezavantajlı yöntemleri belirlenmiştir. Üçüncü aşamada, Cr(VI) iyonlarına karşı seçiciliği doğrulanan bu üç manyetik floresans nanopartikülün fizikokimyasal özelliklerinin daha iyi araştırılması maksadıyla sulu ortamda Cr(VI) iyonları ile adsorpsiyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Adsorbsiyon çalışmalarında çözelti konsantrasyonu, sıcaklık, zaman, adsorban miktarı ve pH gibi karakteristik özellikler tayin edilmiştir. Bu üç manyetik floresans nanopartikülün adsorplama yetenekleri karşılaştırılmıştır. Deneysel verilerle adsorpsiyon termodinamiği; entropi (ΔSo), serbest enerji (ΔGo) ve adsorpsiyon entalpisi (ΔHo), adsorpsiyon izotermleri ve adsorpsiyon kinetiği incelenmiştir. Bu üç manyetik floresans nanopartikülün yüzeyine Cr(VI) iyonlarının adsorpsiyon işlemine en uygun olan izotermin Langmuir izotermi ve  en uygun olan kinetik model ise yalancı ikinci dereceden model olduğu tespit edilmiştir. Termodinamik parametrelere göre, Cr(VI) iyonlarının bu üç manyetik floresans nanopartikülün yüzeyine adsorpsiyon işlemleminin istemli, endotermik ve fiziksel adsorpsiyon ile meydana geldiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, three new magnetic fluorescent nanoparticles were developed for the simultaneous detection and removal of Cr(VI) ions in aqueous media. This study consists of three stages in general. In the first step, three new magnetic fluorescence nanoparticles functionalized with BODIPY were prepared and named as Fe3O4@SiO2-APTMS-BODIPY, Fe3O4@SiO2-TPED-BODIPY and Fe3O4@SiO2-TMPTA-BODIPY. Structural, chemical and morphological properties of these three new magnetic fluorescence nanoparticles were characterized by TGA, XRD, TEM, EDX, SEM and FT-IR methods. In the second stage, sensor studies were carried out with these magnetic fluorescence nanoparticles and it was determined that these three magnetic fluorescence nanoparticles as sensors are sensitive only to Cr(VI) ions from metal ions. In sensor studies, characteristic properties such as selectivity against metal ions, detection limit, binding stoichiometry, pH range and response time were determined. Based on the results obtained, by comparing the sensor properties of these three magnetic fluorescence nanoparticles, advantageous and disadvantageous methods were determined. In the third step, adsorption studies with Cr(VI) ions in aqueous media were carried out in order to better investigate the physicochemical properties of these three magnetic fluorescence nanoparticles whose selectivity against Cr(VI) ions was confirmed. In adsorption studies, characteristic properties such as solution concentration, temperature, time, adsorbent amount and pH were determined. The adsorption capabilities of these three magnetic fluorescence nanoparticles were compared. Adsorption thermodynamics with experimental data; entropy (ΔSo), free energy (ΔGo) and adsorption enthalpy (ΔHo), adsorption isotherms and adsorption kinetics were investigated. It was determined that the most suitable isotherm for the adsorption process of Cr(VI) ions on the surface of these three magnetic fluorescence nanoparticles was Langmuir isotherm and the most suitable kinetic model was the pseudo-second-order model. Based on the thermodynamic parameters, it was concluded that the adsorption of Cr(VI) ions on the surface of these three magnetic fluorescence nanoparticles occurs by voluntary, endothermic and physical adsorption.