Poliaminotiyofenol ve PD nanoparçacıkları ile modifiye edilmiş yün kumaş kompozitlerinin hazırlanması ve bazı aromatik nitro bileşiklerinin indirgenmesinde katalizör olarak kullanımı
Preparation of wool fabric composites modified with polyaminothiophenol and pd nanoparticles and its use as a catalyst in the reduction of some nitroaromatic compounds
Yazar: BEGÜM BAŞBUĞ
Danışman: DOÇ. DR. MERYEM KALKAN ERDOĞAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizikokimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Aromatikler = Aromatics ; Katalizörler = Catalysts ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nitro bileşikleri = Nitro compounds ; Poliaminotiyofenol = Polyaminothiophenol ; Yün kumaşlar = Wool fabrics

Özet:
Bu tez çalışmasında, çevresel açıdan sürdürülebilir ve bol bulunan malzemelerden biri olan yün kumaş yüzeylerine Pd nanoparçacıklarının (PdNP'ler) tutturulmasıyla, heterojen katalizör olarak kullanılabilecek pratik bir platform hazırlanmıştır. Bu amaçla, ilk olarak yün kumaşlar, ekzokütikül keratin katmanları üzerindeki disülfit bağlarına nüfuz edebilen NaHS gibi bir indirgen ajan kullanılarak, kimyasal indirgeme işlemine tabi tutulmuştur. Daha sonra yüzeylerinde -SH grupları oluşturulmuş kumaşlara, 2-amino tiyofenol (2-ATP), 3-amino tiyofenol (3-ATP) ve 4-amino tiyofenol (4-ATP) moleküllerinin, S-S bağları aracılığı ile kovalent olarak bağlanması sağlandı. Ardından bu yüzeylerde 2,3,4-ATP molekülleri, 1,0 M HCl çözeltisi içinde amonyum persülfat (APS) yükseltgeni ile oksidatif olarak polimerleştirildi. Böylece, kumaş yüzeylerinin konjuge P2,3,4-ATP polimerleri ile aşı modifikasyonu sağlandı.  Aşı modifiye kumaşların [P(2,3,4-ATP)-g-WSH] sulu PdCl2 çözeltilerine daldırılması ile yüzeylerinde PdNP'ler biriktirilmiş/tutturulmuş kompozit kumaşlar hazırlandı. Bu tez çalışması kapsamında, kompozit kumaşlarda en yüksek PdNP içeriğini veren deneysel koşullar detaylı olarak incelendi. Aşı modifiye kumaşların PdNP biriktirme kabiliyetlerinin kıyaslanması amacıyla, 2,3,4-ATP molekülleri ile kovalent modifikasyon basamağı olmaksızın P(2,3,4ATP)/WSH kompozitleri de hazırlandı. İşlemler sonrası yün kumaşların yapısında meydana gelen yapısal ve morfolojik değişiklikler ile PdNP'lerin varlığı, sırasıyla ATR-FTIR, XPS ve SEM teknikleri ile kanıtlandı. Son olarak, PdNP'ler ile yüzeyleri dekore edilmiş aşı modifiye ve kompozit örneklerinin, aşırı NaBH4 indirgeni varlığında dört farklı nitroaren bileşiğinin aminoaren bileşiklerine indirgenmesi tepkimelerinde katalizör olarak kullanılabilirliği incelendi. Buna göre, hazırlanma tekniğindeki farklılığa göre değişen performanslar gösteren kompozitlerin, seçilen nitroaren bileşiklerine karşı tatmin edici derecede yüksek, katalitik aktivite sergilediği gözlendi.

Abstract:
Herein, one of the most sustainable and abundant materials, wool fabric, was utilized as a practical platform for preparing easily recoverable heterogeneous catalysts by anchoring Pd nanoparticles (PdNPs) onto its surface using a few straightforward processes. For that purpose, the wool fabric was first subjected to a chemical reduction method, using NaHS as a reducing agent that can attack the disulfide linkages onto its exocuticle keratin layers. Then, to permanently include functional groups that would ensure the chemical reduction of Pd+2 to the PdNPs, newly formed-SH groups were reconstructed to the S-S linkages by the covalent attachment of 2-amino thiophenol (2-ATP), 3-amino thiophenol (3-ATP) and 4-amino thiophenol (4-ATP) followed by the oxidative polymerization of 2,3,4-ATP using ammonium persulfate as an oxidant in 1.0 M HCl. Subsequently, PdNPs were decorated onto the graft modified-wool fabrics (P2,3,4-ATP-g-WSH) by introducing the fabric sample into the aqueous PdCl2 solution. The conditions yielding the highest PdNPs decoration were investigated in detail. The P2,3,4-ATP/WSH composite was also prepared to compare the PdNPs formation ability of the covalent modification. Structural and morphological changes in the structure of wool and the presence of PdNPs were demonstrated by ATR-FTIR, XPS, and SEM techniques, respectively. Finally, the PdNPs decorated composites were employed as a catalyst in reducing four different model nitroarenes to the aminoarenes in excess e-donor (NaBH4). Satisfactorily high catalytic activity was obtained against the selected nitroarenes by the composites with different performances depending on their preparation approaches.