Manyetik nanomalzeme destekli enzim katalizörlerin, polimer sentezinde kullanımı
Usage of enzyme catalysts supported with magnetic nanomaterials in polymer synthesis
Yazar: SENİHA ŞAKAR
Danışman: PROF. DR. ERTUĞRUL ŞAHMETLİOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, manyetik Fe3O4 destekli nanokatalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve polimer sentezinde kullanımı üzerine araştırmalar yapılmıştır. Katalizör, akrilamid'in polimerleşmesinde, H2O2'nin oda sıcaklığında polimerleşme başlatmasını katalizlemek için kullanılmıştır. 

İlk aşamada manyetik Fe3O4, hidrotermal yöntem ile FeCl3 kullanılarak elde edilmiştir. Elde edilen manyetik demir oksit, sırasıyla aminopropiltrietoksisilan, gluteraldehit ile modifiye edilemiş ve horseradish peroksidaz (HRP) ile kaplanmıştır. Sentezlenen katalizör akrilamid'in polimerleşme reaksiyonunda kullanıldı. Manyetik katalizör, başlatıcı olarak kullanılan hidrojen peroksitin, reaksiyonu başlatması için gereken yüksek sıcaklık ihtiyacını ortadan kaldırmış ve polimerleşmenin oda sıcaklığında gerçekleşmesini sağlamıştır. 

Manyetik enzim katalizörünün hazırlanarak polimerleştirme reaksiyonunda kullanımı literatüre ilk olarak kazandırılmıştır. Bu metot ile HRP enzimi tekrar kullanılabilmektedir ki bu çalışmada da hazırlanan bir enzim katalizörü 16 defa yeniden kullanılmış ve polimerleşme gerçekleştirilmiştir. Polimerizasyon reaksiyonu için optimum şartlar belirlenmiştir. Sentezlenen ürünlerin karakterizasyonu XRD, FT-IR, SEM, EDX, 1H-NMR ve RAMAN analiz yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar, çözücü olarak su kullanılmış beyaz renkli poliakrilamid başarıyla sentezlenmiştir. Elde edilen beyaz renkli poliakrilamid molekül ağırlığı 14500 g/mol olarak bulunmuştur. Yapılan deneylerde %70 verimliliğe ulaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Nanokatalizör, Enzimatik oksidatif polimerizasyon, Horseradish peroksidaz, Hidrojen peroksit, Metal oksit destekli katalizör.

Abstract:
In this thesis, synthesis, characterization and use of magnetic Fe3O4 supported nanocatalysts in polymer synthesis have been investigated. The catalyst was used to catalyze the initiation of polymerization at room temperature of H2O2 in the polymerization of acrylamide (AA).

In the first stage, magnetic Fe3O4 was obtained by using FeCl3 with hydrothermal method. The resulting magnetic iron oxide was modified with aminopropyltriethoxysilane, glutaraldehyde, respectively, and coated with horseradish peroxidase (HRP). The synthesized catalyst was used in the polymerization reaction of acrylamide. The magnetic catalyst eliminated the need to the high temperature required to initiate the reaction to the hydrogen peroxide used as the initiator and allowed the polymerization to take place at room temperature.

To prepare magnetic enzyme catalyst and use in polymerization reaction is first study in the literature. With this method, the catalyst easily recovered by magnetic separation. The catalyst with include HRP enzyme has been reused 16 times in the polymerization reaction of acrylamide was performed. The optimum conditions have been determined. The structure of the polymer and nanocatalyst have been evaluated by XRD, FT-IR, SEM, EDX, 1H-NMR, and RAMAN techniques. The white polyacrylamide has been successfully synthesized by using the water as the solvent. The resulting white polymer has a molecular weight of 14500 g/mol. The experiments have showed 70% efficiency.

Keywords: Nanocatalyst, Enzymatic oxidative polymerization, Horseradish peroxidase, Hydrogen peroxide, Metal oxide supported catalyst.