Manyetit nanopartiküllerin sentezi, kolloidal kararlılığının araştırılması ve nanoakışkan uygulaması
Synthesis of magnetite nanoparticles, investigation of their colloidal stability and nanoakişkan application
Yazar: ABDULGANİ EL MAKSUR
Danışman: ASSOC. DR. NURETTİN ELTUĞRAL
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Nanoteknolojinin gelişimi dikkate alındığında, hidrotermal yöntemle metal nanopartikül sentezinin birçok yeni çalışmaya yol açacağı düşünülmektedir. Bu çalışmada, hidrotermal yöntemle manyetit nanopartiküllerin sentezlenmesi ve nano koloidallerinin sıvı fazda nanopartikülleri stabilizasyon ajanlarıyla karıştırarak elde edilmesi ve farklı türdeki stabilizasyon maddelerinin ve konsantrasyonlarının Nanoakışkanların kararlılığı üzerindeki etkisinin incelenmesi, ardından Nanoakışkanların mekanik soğutma kulelerinde kullanılmasının ısı transfer özellikleri üzerindeki etkisinin araştırılması amaçlanmıştır.
Bu çalışma üç ana aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, manyetit nanopartikülleri hidrotermal yöntem kullanarak ıslak kimyasal yaklaşımla Sentezlenmiştir. SEM analizinde manyetit nanopartiküllerin ortalama boyutunun 200 ±8 nm olduğu görülmüştür. İkinci olarak, manyetit nano koloidalleri ayrı ayrı saf su, jelatin ve SDS (Sodyum dodesil sülfat) ile sabitleyici olarak oda sıcaklığında karıştırılmış ve 3 hafta boyunca çökelme olup olmadığı takip edilmiştir. Stabilizatör konsantrasyonu, sabit miktarda 0,1 g/L Fe₃O₄nanopartiküller  içeren nanoakışkanlar için % 0,2 ila 5,0 ağırlıkça arasında uygulanmıştır. Hazırlanan Nanoakışkanların  fiziksel görüntüsü, jelatinin ve SDS sırasıyla %0,8 ve %5,0 ağırlıkça konsantrasyonunda en stabil nanoakışkanları sağladığını göstermiştir. Ancak jelatin, kararlı ve daha kalıcı nanoakışkan özelliklerini sağlar. Son olarak, jelatin ile karıştırılan nanoakışkanlar, farklı su ve hava akışlarıyla WCT'nin (ıslak soğutma kulesi) ısı transfer verimliliğini incelemek için kullanıldı. Isı transfer verimliliği çalışmaları, stabilizatör konsantrasyonunun ısı transfer verimliliğiyle yakından ilişkili olduğunu gösteren umut verici sonuçlar elde etmiştir ve %0,8 jelatin konsantrasyonunda ısı transfer verimliliğinde %50'den fazla bir iyileşme sağlanmıştır.

Abstract:
Considering the development of nanotechnology. It is thought that synthesis of metal nanoparticle through hydrothermal method will lead to many new studies. In this study, it was aimed to synthesize magnetite nanoparticles by hydrothermal method and their nano colloids by mixing nanoparticles in the liquid phase with stabilizing agents and investigate the effect of different types of stabilizers as well as their concentration on the stability of nanoakışkans, then investigating the effect of using nanoakışkans in mechanical cooling towers on the thermal transfer properties.
This study was carried out in three main stages. First, bare magnetite nanoparticles were synthesized by wet chemical approach using hydrothermal method. In the SEM analysis, it was seen that the average dimensions of the magnetite nanoparticles were 200 ±8 nm. Secondly, magnetite nano colloids were obtained by mixing them with distilled water, gelatin, and SDS (Sodium dodecyl sulfate) as fixatives separately at room temperature and monitoring for three weeks. Stabilizer concentration varied from 0.2 to 5.0 wt % for nanoakışkans which contained a fixed amount of 0.1 g/L Fe₃O₄nanoparticles. Visual inspection of the prepared nanoakışkans revealed that gelatin and SDS assure the most stable nanoakışkans at a concentration of 0.8 and 5.0 wt %, respectively. However, gelatin provides the properties of stable, more permanent nanoakışkans. At the end, nanoakışkans mixed with gelatin were used to study the heat transfer efficiency of WCT (wet cooling tower) at different water and air flows. Heat transfer efficiency studies yielded promising results indicating that the heat transfer efficiency is closely related to the concentration of the stabilizer achieving an improvement in heat transfer efficiency of more than 50% at a gelatin concentration of 0.8% by weight.