Bakır oksit nanoparçacık katkılı camların üretilmesi, karakterize edilmesi ve bazı özelliklerinin araştırılması
Synthesis, characterization of copper oxide nanoparticle doped glasses and investigation of some properties of them
Yazar: HARUN GÜLPAK
Danışman: DOÇ. DR. HASAN ESKALEN
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Camlar geniş kullanım yelpazesi ile dünyamızın şekillenmesinde önemli bir rol oynayan ve modern dünyamızı büyüleyici ve güçlü kılan bir malzemedir. Bu nedenle yeni camların üretilmesi ve özelliklerinin araştırılması önemlidir. Bu tez çalışmasında metal oksit nanoparçacık katkılı, borat camların bazı özelliklerinin geliştirilmesi ve değişiminin incelenmesi amaçlanmıştır. Metal oksit nanoparçacık olarak bakır oksit (CuO) ve magnezyum oksit (MgO) nanoparçacıklar sentezlenmiş ve borat camlara katkılandırılmıştır. Sentezlenen CuO ve MgO nanoparçacıklar yapısal morfolojik özellikleri XRD ve TEM analizi ile karakterize edilmiştir. Sentezlenen CuO nanoparçacıkların küresel yapıya sahip ve ortalama parçacık büyüklüğü 2.75 nm'dir. Elde edilen MgO birçok tek düze olmayan nanocubuklardan oluştuğu gözlemlenmiştir. Daha sonra iki farklı seride CuO katkılı borat camlar ve MgO nanoparçacıklarla geliştirilmiş bakır borat cam serileri üretilmiştir. Üretilen cam serileri XRD, SEM, TEM, UV-Vis, FT- IR ve TGA gibi teknikleri ile karakterize edilmiştir. Analizler sonucunda sentezlenen CuO katkılı borat camlarda bakır oksit miktarının artması ile yoğunluğun, opaklığın ve optik yoğunluğun arttığı tespit edilmiştir. Öte yandan CuO miktarının artması ile 600-900 nm aralığındaki geçirgenliğin, şeffaflığın ve optik band aralığının azaldığı bulunmuştur. Kırılma indisinin ise 2.26'dan 2.35'e yüksekliği gözlemlenmiştir. MgO nanoparçacıklarla geliştirilmiş bakır borat cam serisi için MgO kompozisyonunun artması ile molar hacim azalmış ve yoğunluk artmıştır. Mg iyonlarının yapıdaki varlığı FTIR analizi ile desteklenmiştir. MgO konsantrasyonunun artması ile mikro-sertliğin iyileştiği gözlenmemiştir. En yüksek sertlik değeri 15 % MgO katkılı borat camlarda 4.732 GPa olarak bulunmuştur ve MgO oranının 15% çıkması ile sertlik değerinin düştüğü gözlemlenmiştir.

Abstract:
Glass is a material that plays an important role in shaping our world with its wide range of uses and makes our modern world fascinating and powerful. For this reason, it is important to produce new glasses and investigate their properties. In this thesis, it is aimed to develop and examine some properties of metal oxide nanoparticle doped borate glasses. Copper oxide (CuO) and magnesium oxide (MgO) nanoparticles as metal oxide nanoparticles were synthesized and doped into borate glasses. The structural morphological properties of the synthesized CuO and MgO nanoparticles were characterized by XRD and TEM analysis. The synthesized CuO nanoparticles have a spherical structure and the average particle size is 2.75 nm. It was observed that the obtained MgO consisted of many non-uniform nanorods. Then, CuO doped borate glasses and copper borate glass series developed with MgO nanoparticles were produced in two different series. The produced glass series were characterized by techniques such as XRD, SEM, TEM, UV-Vis, FT-IR and TGA. As a result of the analyzes, it was determined that the density, opacity and optical density increased with the increase in the amount of copper oxide in the synthesized CuO doped borate glasses. On the other hand, it was found that the transmittance, transparency and optical band gap in the 600-900 nm range decreased with the increase in the amount of CuO. The refractive index was observed to be enhanced from 2.26 to 2.35. For the copper borate glass series developed with MgO nanoparticles, the molar volume decreased and the density increased with the increase of MgO composition. The presence of Mg ions in the structure was supported by FTIR analysis. No improvement in microhardness was observed with increasing MgO concentration. The highest hardness value was found to be 4,732 GPa in 15% MgO added borate glasses and it was observed that the hardness value decreased with the increase of 15% MgO ratio.