Bitkisel yöntem ile kalay oksit (SnO2) nanoparçacıklarının sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Green synthesis of SnO2 nanoparticles and investigation of its properties
Yazar: MELEK KURUTÇU
Danışman: PROF. DR. SEVİL ÇETİNKAYA GÜRER
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Metal oksitler elektronik cihaz yapımı, gaz sensörleri, ilaç sanayii gibi birçok farklı uygulama alanlarından dolayı önemli malzemelerdir. Metal oksit nanoparçacıklarının elde edilmesinde genellikle kimyasal ve fiziksel yöntemler kullanılmaktadır. Deneysel çalışmalarda kullanılan kimyasallar, toksik olmasından dolayı, insan sağlığına ve çevreye zararlıdır. Bu nedenle, son zamanlarda metal oksit nanoparçacıklarının sentezlenmesinde bitkisel yöntemler tercih edilmektedir.
Bu çalışmada, çevre dostu olarak bilinen, bitkisel yöntemle kalay oksit nanoparçacıkları (SnO2-NPs) maydanoz, siyah çay ve ısırgan otu özütü kullanılarak sentezlendi. Kurutulmuş bu bitkilerin her birinin 4 g ile özütleri hazırlanarak içerdikleri toplam fenolik madde miktarları Folin-Ciocalteu Yöntemi ile hesaplandı. Bu bitki özütleri ile sentezlenen SnO2-NPs'nın kalsine edilmeden önceki ve 500 oC'de 3 saat kalsine edildikten sonraki özellikleri FTIR ve XRD teknikleri ile incelendikten sonra sentezlenen numunelere kalsinasyon işlemi uygulanmasına karar verildi. Maydanoz, siyah çay ve ısırgan özütü ile yapılan sentez çalışmasında deney sıcaklığı ve deney süresi gibi en uygun deney şartları belirlendi. Elde edilen nanoparçacıkların özellikleri XRD, FTIR ve SEM-EDS teknikleri ile incelendi.
Maydanoz özütü ile hazırlanan SnO2-NPs(M)'nın en uygun deney şartları: 100 oC tepkime sıcaklığı 1 saat tepkime süresi olarak bulundu. Nanoparçacığın kristal boyutu Scherrer Denklemi ile 9.20 nm olarak hesaplandı. Siyah çay özütü ile hazırlanan SnO2-NPs(S)'nın en uygun deney şartları: 25 oC tepkime sıcaklığı 1 saat tepkime süresi olarak bulundu. Nanoparçacığın kristal boyutu 31.44 nm olarak hesaplandı. Isırgan otu özütü ile hazırlanan SnO2-NPs(I)'nın en uygun deney şartları: 100 oC tepkime sıcaklığı 1 saat tepkime süresi olarak bulundu. Nanoparçacığın kristal boyutu 14.58 nm olarak hesaplandı. Bu çalışmada toksik olmayan ve maliyeti düşük bir yöntem olan yeşil sentez kullanılarak başarılı bir şekilde kalay oksit nanoparçacıkları sentezlendi. Sentezlenen kalay oksit nanoparçacıklarının gaz sensörlerinde, lityum iyon pillerlerde anot malzemesi olarak, sağlığa zararlı boyaların bozunumu gibi alanlarda kullanılabileceği düşünülmektedir.

Anahtar kelimeler: Yeşil sentez, Kalay oksit, siyah çay, maydanoz, nanoparçacık.

Abstract:
Metal oxides are important materials due to many different application fields such as electronic device construction, gas sensors, pharmaceutical industry. Chemical and physical methods are generally used to obtain metal oxide nanoparticles. Chemicals used in experimental studies are harmful to human health and environment because of being toxic. Therefore, green method is preferred in the synthesis of metal oxide nanoparticles recently. In this study, tin oxide nanoparticles (SnO2-NPs) were synthesized by green method using parsley, black tea and nettle extract. Extracts of each of these dried plants with 4 g were prepared and the total amount of phenolic substances they contained were calculated by the Folin-Ciocalteu Method. The properties of SnO2-NPs synthesized with these plant extracts were examined by FTIR and XRD techniques before calcination and after calcining at 500 oC for 3 hours. After that, it was decided to apply calcination to the synthesized samples. In the synthesis study with parsley, black tea and nettle extract, the most suitable experimental conditions such as experiment temperature and experiment time were determined. The properties of the nanoparticles obtained were examined by XRD, FTIR and SEM-EDS techniques. The optimum experimental conditions of SnO2-NPs (M) prepared with parsley extract: reaction temperature of 100 oC and reaction time of 1 hour were found. The crystal size of the nanoparticle was calculated as 9.20 nm by Scherrer Equation. The optimum experimental conditions of SnO2-NPs (S) prepared with black tea extract: reaction temperature of 25 oC and reaction time of 1 hour were obtained. The crystal size of the nanoparticle was calculated as 31.44 nm by Scherrer Equation. The optimum experimental conditions of SnO2-NPs (I) prepared with nettle extract: reaction temperature of 100 oC and reaction time of 1 hour were found. The crystal size of the nanoparticle was calculated as 14.58 nm by Scherrer Equation. In this study, tin oxide nanoparticles were successfully synthesized using green synthesis, which is a non-toxic and low cost method. It is thought that the synthesized tin oxide nanoparticles can be used in gas sensors, lithium ion batteries as an anode material, in areas such as decomposition of paints harmful to health.

Key Words: Green synthesis, Tin oxide, black tea, parsley, nanoparticle.