Fenilendiasetat türevleri ile çinko(II) ve kadmiyum(II) koordinasyon polimerlerinin sentezi, yapılarının ve gaz adsorpsiyon özelliklerinin araştırılması
The synthesis of zinc(II) and cadmium(II)-coordination polymers with phenylenediacetate derivatives, the investigation of their structures and gas adsorption properties
Yazar: GÜNEŞ GÜNAY
Danışman: PROF. DR. OKAN ZAFER YEŞİLEL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, anyonik ligant olarak yapısında aromatik, alifatik ve karboksilik asit grupları bulunduran fenilendiasetik asit türevleri (o/m/p-H2pda), nötral ligant olarak bis(imidazol) ve bis(piridin) türevi ligandlar kullanılarak, Zn(II) ve Cd(II) iyonları ile hidro(solvo)termal sentez yöntemiyle 17 adet yeni koordinasyon polimeri sentezlenmiştir. 
Komplekslerin yapıları elementel analiz, IR spektroskopisi, X-ışınları tek ve toz kristal yöntemleri ile aydınlatılmıştır. Komplekslerin termal ve fotolüminesans özellikleri incelenmiş ve hidrojen adsorplama performansları araştırılmıştır. Ayrıca komplekslerden biri mikrodalga sentez yöntemiyle de sentezlenmiş ve her iki kompleksin yüzey özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Elde edilen komplekslerin saflıklarının belirlenmesi amacıyla X-ışınları toz çalışmaları yapılmış ve elde edilen desenlerin, kristal verilerinden elde edilen X-ışınları desenleri ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. X-ışınları tek kristal analiz sonuçlarına göre 13 kompleksin iki boyutlu (2D), üç kompleksin üç boyutlu (3D) ve bir kompleksin ise iki boyutlu tabakaların iç içe geçmesiyle oluşmuş üç boyutlu (2D+2D  3D) olduğu belirlenmiştir. Kuru hava atmosferinde gerçekleştirilen termik analiz çalışmalarında, ilk basamakta su moleküllerinin ve takip eden basamaklarda ise sırasıyla nötral ligandların uzaklaştığı ve pda ligandının bozunduğu gözlenmiştir. Son ekzotermik basamakta ise kalan organik kısmın tamamen yandığı ve bozunma ürününün ZnO veya CdO olduğu belirlenmiştir. Fotolüminesans spektroskopisi çalışmalarına göre komplekslerin emisyon bantlarının, serbest H2pda ile kıyaslandığında kırmızıya veya maviye kaydığı belirlenmiştir. Büyük Kanonik Monte Karlo (GCMC) simülasyon yöntemiyle 298 K'de, 100 bar basınçta yapılan çalışmada en yüksek hidrojen adsorplama miktarının 4,43 mg/g olduğu bulunmuştur.

Abstract:
In this study,  17 new coordination polymers have been synthesized by using  phenylenediacetic acid derivatives which possess aromatic, aliphatic and carboxylic acid  groups as an anionic ligand and  bis(imidazol) and bis(pyridine) derivatives as a nötral ligand  with Zn(II) an d Cd(II) ions via hydro(solvo)thermal  synthesis . The structures of complexes were characterized by elemental analysis, IR and X - ray  single crystal and X - ray powder diffraction analyses. The thermal and photoluminescence  properties of the complexes were ex amined and hydrogen absorption performances were  investigated. In addition, one of the complexes was synthesized by microwave synthesis  method, and surface characteristics of both complexes were analyzed by a scanning electron  microscope. X - ray powder diff raction was used to identify the purity of the complexes  obtained, and the patterns were found to be compatible with the X - ray powder patterns of  the crystal data. According to the results of X - ray single - crystal analysis, 1 3 complexes were  found to be two - dimensional (2D), three of the complexes were three - dimensional (3D), and  one of the complexes was found to be 3D which was formed with two 2D interpenetrated  layers. TOPOSPro program was used to determine the topological properties of complexes. In therm al analysis performed in a dry air atmosphere, it was observed that at the first stage  the water molecules removed and at the following stages neutral ligands removed and PDA  ligand decomposed respectively. In the last exothermic stage, it was determined t hat  remaining organic ligands completely burned and the final decomposition products of  complexes were identified as ZnO and CdO. Photoluminescence spectroscopy  studies  showed that the emission bands of complexes shifted to red or blue when compared to those  of free H 2 pda. It was found that the highest amount of hydrogen adsorption was 4 . 43 mg/g  in the study carried out at the pressure of 100 bar and 298 K with  Grand Canonical Monte  Carlo ( GCMC ) simulation method.

Keywords:  Phen ylenediacetate complexes, bis(imidazole) complexes ,  bis(pyridine) complexes ,  zinc(II) complexes,  cadmium (II) complexes,  h ydrothermal s ynthesis,  coordination polymers,  hydrogen  storage