Katkı maddesi varlığında nano titanyum dioksit eldesi ve nanoakışkan olarak kullanımının incelenmesi
Investigation of the production of nano titanium dioxide in the presence of additives and its use as a nanofluid
Yazar: REYHAN ARSLAN
Danışman: DOÇ. DR. EMEL AKYOL ; PROF. DR. AHMET SELİM DALKILIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Akışkanlar = Fluids ; Nanoakışkanlar = Nanofluids ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide ; Yoğunluk = Density ; Zeta potansiyeli = Zeta potential

Özet:
Yüksek yüzey alanlarına sahip nanomalzemelerin günlük hayatımızdaki rolü üstün özellikleri nedeniyle gün geçtikçe artmaktadır. Nanomalzemeler sadece laboratuvarda üretilmeyip doğa da çokça bulunmaktadır. Örneğin, yanardağdan gelen kül bulutlarında ya da ateşten çıkan dumanda gibi doğa da sıklıkla nanomalzemelere rastlarız. Gelişen teknoloji ile beraber farklı nanoform malzemelerin elde edilmesi mümkün olmuştur. Bilindiği üzere, ülkemizde ve dünyada teknolojinin gelişmesi birlikçe enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Bu noktada, ısı enerjisinin verimli kullanılması önemlidir. Çok küçük miktarlarda nanomalzeme kullanılarak oluşturulan nanoakışkan sistemler ile ısı transferi artmaktadır.
Nanoakışkan sistemlerde sıklıkla kullanılan titanyum dioksit, fotokatalitik özelliği nedeniyle gıda, tekstil, boya, kozmetik gibi pek çok alanda kullanılmaktadır. Titanyum dioksit sentezlemek için en çok kullanılan yöntemler sol-jel metodu, buhar biriktirme ve hidrotermal yöntemlerdir. Bunların dışında; oksidasyon metodu, sonokimyasal ve mikrodalga destekli metotlar ve şablon destekli yöntemler de mevcuttur. Bu tez çalışmasında, yüksek sıcaklıkta oksidasyon yöntemi ile PEG ve Alginat olmak üzere iki farklı katkı maddesi ile TiO2 nanopartikülleri sentezlenmesi ve sentezlenen nano titanyum dioksitlerden farklı konsantrasyonlarda kullanılarak su bazlı nanoakışkan elde edilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca, nanoakışkan eldesinde farklı konsantrasyonlarda sürfaktantlar kullanılmıştır. Sürfaktant türünün ve konsantrasyonunun nanoakışkanın stabilizasyonuna etkisi incelenmiştir. Sentezlenen TiO2 partiküllerinin karakterizasyonu için XRD, SEM, FTIR ve BET ölçümlerinden yararlanılmıştır. Nanoakışkanların termofiziksel özelliklerinden, stabilizasyonu ve yoğunluğu ölçülmüştür. Su bazlı nanotitanyum dioksit nanoakışkanlarının yoğunluğu ve stabilizasyonu, literatürdeki ölçümlere benzer olarak tespit edilmiştir. İki farklı katkı madde ile sentezlenen TiO2 partiküllerinden Alginat katkı maddesi ile üretilen nanopartikül, nanoakışkan yapımında ve stabilizasyonunda PEG katkı maddesi ile üretilen nanoakışkana göre daha başarılı olduğu 
görülmüştür.

Abstract:
The role of nanomaterials with high surface areas in our daily life is increasing day by day due to their superior properties. Nanomaterials are not only produced in the laboratory, they are also abundant in nature. For example, we often encounter nanomaterials in nature, such as in ash clouds from a volcano or in smoke from a fire. With the developing technology, it has been possible to obtain different nanoform materials. As it is known, with the development of technology in our country and in the world, the need for energy is increasing day by day. At this point, efficient use of heat energy is important. Heat transfer increases with nanofluid systems created using very small amounts of nanomaterials.Titanium dioxide, which is frequently used in nanofluid systems, is used in many areas such as food, textile, paint, cosmetics due to its photocatalytic properties. The most commonly used methods to synthesize titanium dioxide are the sol-gel method, vapor deposition, and hydrothermal methods. Except those; oxidation method, sonochemical and microwave assisted methods and template assisted methods are also available. In this thesis, it is aimed to synthesize TiO2 nanoparticles with two different additives, PEG and Alginate, by high temperature oxidation method and to obtain water-based nanofluids by using the synthesized nano titanium dioxides at different concentrations. In addition, different concentrations of surfactants were used in the production of nanofluids. The effect of surfactant type and concentration on the stabilization of the nanofluid was investigated. XRD, SEM, FTIR and BET measurements were used for the characterization of the synthesized TiO2 particles. Nanofluids were measured from their thermophysical properties, stabilization and density. The density and stabilization of water-based nanotitanium dioxide nanofluids were determined similar to the measurements in the literature. The nanoparticle produced with Alginate additive from TiO2 particles synthesized with two different additives was found to be more successful in nanofluid construction and stabilization than the nanofluid produced with PEG additive.