Ultrasonik sprey piroliz tekniğiyle küresel gümüş nano-partiküllerinin üretimi
Production of spherical silver nano-particles by ultrasonic spray pyrolysis technique
Yazar: ELİF YAZICI
Danışman: DOÇ. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Gümüş = Silver ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nanoteknoloji = Nanotechnology

Özet:
Geleceğin teknolojisi olarak görülen, interdisipliner çalışmayı ön plana çıkaran ve günlük hayatımıza girmiş olan ?Nanoteknoloji? alanında nano boyutlu metal partiküllerinin kullanımı ile geliştirilen ileri teknoloji malzemelerinin kullanımı son yıllarda giderek artmaktadır. 100 nanometreden daha küçük boyuta sahip partiküller genel olarak nanopartiküller olarak adlandırılırlar. Nano boyutlu metal partikülleri, ileri teknoloji malzemelerinin vazgeçilmez hammaddeleri olup, uygulama alanları çok değişik sektörlere yayılmış durumdadır. Bilişim ve haberleşme, uzay-havacılık, otomotiv, elektrik-elektronik, kimya, çevre, enerji, biyoloji, gen mühendisliği ve savunma sanayii en önemli uygulama alanlarıdır.1990'lı yılların başından itibaren ?nano boyutlu toz, nanopartikül, nanokristal ve nanoyapı? kelimeleri yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Nanoteknolojik malzemelerin çıkış noktasını oluşturan nanopartiküller çok farklı şekillerde elde edilmektedir. Bunlardan bir tanesi de USP ve hidrojen redüksiyonu tekniğidir. USP yöntemi, küresel ve aglomere olmamış nano boyutlu tozların üretilmesine imkan veren çok yönlü bir yöntemdir. Ayrıca metalik ve intermetalik bileşikler ile seramik malzemelerin hazırlanmasında da USP yöntemi tercih edilmektedir.Gümüş, bakteri ve fungilerin büyümesini engellemede, onları öldürmede oldukça etkili olduğu bilinen antibakteriyel bir metaldir. Bu nedenle gümüş, tekstil, sonda, metal ve polimer gibi yüzey kaplama alanlarında antibakteriyel ajan olarak sıklıkla kullanılır. Gümüş sadece yüzey kaplama alanlarında değil fotokatalitik özelliğinden dolayı yiyecek paketleme ve kokuya dayanımlı giysi üretiminde, sterilizasyon etkisinden dolayı koruyucu araç ve medikal aletlerin yapımı gibi alanlarda da kullanılmaktadır.Bu çalışmada, gümüş nanopartikülleri, ultrasonik sprey piroliz tekniği ile 800 °C sıcaklıkta, farklı konsantrasyonlardaki (0,05-0,4 M arasında değişen) gümüş nitrat başlangıç çözeltisi kullanılarak üretilmiştir. Taşıyıcı/redükleyici gaz olarak azot ve hidrojen kullanılmıştır. Bununla beraber hidrojen gazı ortamında, farklı sıcaklıklarda (200-800 °C arasında değişen) gümüş nanopartikülü üretimi gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar gerek azotun gerekse hidrojenin, gümüş nitrat çözeltisinden gümüş nanopartikülü üretimi için uygun olduğunu ve başarılı sonuçlar elde edildiğini göstermiştir. Bununla beraber konsantrasyonun azalmasıyla, partikül boyutunun azaldığı gözlemlenmiştir. Sıcaklığın partikül boyut ve morfolojisine olan etkisine ise diğer parametreler (indirgenme zamanı, kullanılan gazın çeşidi vb.) göz önünde bulundurularak incelenmiştir.

Abstract:
Nanotechnology, assumed as the future technology, entered our daily lives and it puts forward the interdisciplinary study. The use of advanced technology materials which are developed by the use of nano size metal particles in the field of nanotechnology is increasing in recent years. The particles which have sizes less than 100 nanometers are generally called as nanoparticles. Nano-size metal particles are indispensable raw materials of advanced technology and their applications are dispersed in different sectors. Informatics and communication, aerospace-aeronautic, automotive, electric-electronic, chemistry, environment, energy, biology, gene engineering and defense industry are the most important application areas of nano metal particles.? Nano size powder, nano-particle, nano-crystalline and nano-structure? words have been used extensively since the early of the 1990?s. The nano particles which are the starting point of the nanotechnology materials can be produced by different methods. One of them is USP and hydrogen reduction technique. USP technique is a versatile technique that paves the way for the production of spherical and nonagglomerated nano size powders. Furthermore, USP technique is preferred for the production of ceramic, metallic and intermetallic compounds.Silver is a well known antibacterial metal capable to inhibit the growth of bacteria and fungi and also kill them. So silver is widely used as antibacterial agent in many applications such as antibacterial coatings of textiles, catheders, metal and polymer surfaces. Silver is not only used in antibacterial coating applications but also used in many other applications such as food packaging and odour resistant textiles due to its photocatalytic property, and household appliances and medical devices due to its sterilization effect.In this work, silver nanoparticles were produced by ultrasonic spray pyrolysis of a liquid solution of silver nitrate with different concentrations (between 0,05-0,4 M) at 800 °C. Hydrogen and nitrogen were used as carrier/reduction gas. Besides that, silver nanoparticles were produced at hydrogen atmosphere at different temperatures (between 200-800 °C). Experimental results showed that, both hydrogen and nitrogen gases are suitable as carrier/reduction gas for production of silver nanoparticles from silver nitrate solution and the results are extremely successful. It was observed that particle size is reduced by reduction of concentration. The temperature effect on particle size end morphology was observed by considering the other parameters (reduction time, types of gas etc.).