İndirgenmiş grafen oksit katkılı ZnO, TiO2 ve Ag içeren nanokompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of reduced graphene oxide added ZnO, TiO2 and Ag containing nanocomposite materials
Yazar: MERVE ÇORUK
Danışman: DOÇ. DR. BARIŞ AVAR
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Grafen, sahip olduğu üstün mekanik, manyetik, elektriksel ve termal iletkenlik özelliklerinden dolayı son yıllarda birçok farklı uygulama alanında umut veren bir malzemedir. Bu özelliklerinden dolayı, çeşitli uygulamalar için grafen esaslı kompozit malzemelerin hazırlanması ve incelenmesi büyük ilgi görmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, indirgenmiş grafen oksit (rGO) katkılı ZnO, TiO2 ve Ag içeren nanokompozit malzemeler sentezlenmiştir. Grafen üretimindeki farklı yöntemler arasında bulunan kimyasal üretim yönteminin düşük maliyetli olması, üretim miktarının fazla olması, toksik gaz oluşmaması ve daha az kimyasal madde kullanılması özelliklerinden dolayı bu tez çalışmasında modifiye Hummer's yöntemi ile doğal grafitten grafen oksit (GO) sentezlenmiştir. Sentezlenen GO, basit ve çevre dostu bir yaklaşımla rGO'e indirgenmiştir. Bunun için toksik olmayan ve antioksidan özelikte olan L-askorbik asit (L-AA) indirgeyici madde olarak kullanılmıştır. Daha sonra rGO, ZnO, TiO2, Ag nanoparçacıklarından oluşan ikili, üçlü ve dörtlü nanokompozit malzemeler ultrasonikasyon destekli çözelti işlemiyle üretilmiştir. Sentezlenen GO, rGO, ZnO-rGO, TiO2-rGO, Ag-rGO,  ZnO-TiO2-rGO ve ZnO-TiO2-Ag-rGO malzemelerin karakterizasyonu X-ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve termogravimetrik analiz (TGA) ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, nanokompozit malzemelerin hibrit yapısını doğrulamış ve yüksek kararlılığa sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca bu malzemelerin antibakteriyel özellikleri Bacillus subtilis ve Escherichia coli bakterilerinde kuyu difüzyon metodu ile incelenmiştir. Hazırlanan nanokompozit malzemeler içerisinde her iki bakteriye karşı en iyi aktiviteyi ZnO-rGO'nun gösterdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Graphene is a promising material in many different applications in recent years due to its superior mechanical, magnetic, electrical and thermal conductivity properties. Because of these properties, the preparation and investigation of graphene based composite materials for various applications are of great interest. Within the scope of this thesis, the nanocomposite materials containing reduced graphene oxide (rGO) doped ZnO, TiO2 and Ag were synthesized. Graphene oxide (GO) was synthesized from natural graphite with modified Hummer's method in this study due to its low cost of chemical method, high amount of production, non-toxic gas formation and using less chemicals among different methods in graphene production. For this, the non-toxic and antioxidant L-ascorbic acid (L-AA) reductant material was used. Then, binary, ternary and quaternary nanocomposite materials consisting of rGO, ZnO, TiO2 and Ag nanoparticles were produced by ultrasonic-assisted solution process. The prepared GO, rGO, ZnO-rGO, TiO2-rGO, Ag-rGO, ZnO-TiO2-rGO and ZnO-TiO2-Ag-rGO materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and thermogravimetric analysis (TGA). The results confirmed the hybrid structure of nanocomposite materials and showed their high stability. In addition, antibacterial properties of these materials were investigated by Bacillus subtilis and Escherichia coli bacteria by well diffusion method. Among the prepared nanocomposite materials, ZnO-rGO showed the best activity against both bacteria.