Sol-jel yöntemi ile ZrO2-Al2O3 seramik kompozit oksit üretimi, karakterizasyonu ve ZrO2'nin parametrik etkilerinin incelenmesi
Preparation of ZrO2-Al2O3 ceramic composite by sol-jel process, their characterization and examination of parametric effects of ZrO2
Yazar: TUĞBA KAYA
Danışman: PROF.DR. CANAN CABBAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
İlleri teknoloji seramikleri; yüksek sıcaklık dayanımı, yüksek kimyasalkararlılık gibi üstün özelliklerinin yanında farklı kristal yapılı fazlarasahiptir. leri teknoloji seramiklerinden Al2O3 ve ZrO2 seramik oksitleri,gözenekli yapıları sayesinde filtre, membran ve kataliz olarak genişkullanım alanları bulunmaktadır.Bu çalışmada, Al2O3 ve ZrO2 sol-jel yöntemiyle üretilerek bu ikimalzemeden kompozit bir yapı elde edilmesi amaçlanmıştır.ZrO2-Al2O3 kompozit malzeme değişik sıcaklıklarda kalsine edilereksıcaklık değişiminin faz yapısını nasıl etkilediği X-ışını kırınımı metoduile belirlenmiştir. Ayrıca ZrO2 bileşeninin kompozisyondaki yüzde oranıdeğiştirilmiş, bu değişimin oluşturulan kompozit malzemenin BETyüzey alanına ve gözenek çapı dağılımına etkileri belirlenmiştir.Taramalı elektron mikroskobu ile malzemenin iç yapısındaki değişimlergözlenmiştir. Helyum piknometresi ile malzemenin yoğunluğubelirlenmiştir.Yapılan deneyler sonucunda, sol-jel yöntemi uygulanarak, amaçlananZrO2-Al2O3 kompozit malzeme oluşturulmuştur. Kalsinasyonsıcaklığının artmasıyla, malzemenin faz yapısının değiştiği, gözenekçapı ve BET yüzey alanının azaldığı belirlenmiştir. Sol-jel yöntemiylemikro gözenekli tek boyutlu partiküller üretilmiştir. Gözenek çapı 4 AÂ°ile 20 AÂ° arasında değişim göstermektedir. Ayrıca, ZrO2'nin parametriketkisi incelenmiştir. Genel olarak ZrO2'nin kompozisyon içindeki oranıarttıkça BET yüzey alanı azalmıştır. Ayrıca sıcaklık artışı ile BET yüzeyalanında azalma görülmüştür. En yüksek BET yüzey alanı, 600 ºC'dekalsine edilen saf Al2O3 numunede 210,93 m2/g olarak bulunmuştur.ZrO2'nın kompozisyon içindeki oranı arttıkça kompozit malzemeninyoğunluğu da artmıştır. Yoğunluk değerleri 1,23 g/ml ile 1,98 g/mlarasında değişim göstermektedir.

Abstract:
High technology ceramics have different crystal phases as well assuperior characteristics such as high temperature resistance and highchemical stability. Among high technology ceramics, Al2O3 and ZrO2ceramic oxides have wide usage possibilities as filter, membrane andcatalyst thanks to their porous structures.In this study, it is aimed to get a composite structure from Al2O3 andZrO2 which are to be produced by sol-gel method. By calcinating ofZrO2-Al2O3 composite material in different temperatures, it wasdetermined that how the change in temperature affected the phasestructure by X-ray diffraction method. In addition, the percentage ofZrO2 in composition has been changed, and the effects of this changeon BET surface area, pore radius distribution of composite materialhave been determined. The changes in the interior structure of materialhave been observed by the scanning electron microscope. Density hasbeen determined by Helium pycnometer.As a result of experiments held, the target composite material ofZrO2-Al2O3 has been produced by sol-gel method. Change in phasestructure, decrease in pore radius and BET surface area have beendetermined by increasing calcination temperature. Pore radius hasbeen shown a change between 4 AÂ° and 20 AÂ°. Micro porous particleshave been produced by sol-gel method. Parametric effect of ZrO2 hasbeen examined. In general, BET surface area decreased when ZrO2 ratein composition increased. In addition, the increase in temperatureresulted the decrease in BET surface area. The highest value of BETsurface area has been determined as 210,93 m2/g in pure Al2O3 samplecalcinated at 600 ºC. Density decreased when ZrO2 rate in compositionincreased. Density value has been shown a change between 1,23 g/mland 1,98 g/ml.