Metal nanopartikül içeren Fe3o4@sio2-polimer kompozit sistemlerinin hazırlanması ve katalitik uygulama çalışmaları
Preparation and catalytic application studies of Fe3O4@SiO2-polymer composite systems containing metal nanoparticles
Yazar: ÇAĞDAŞ YURDAKUL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CANSEL TUNCER
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Fizikokimya = Physical chemistry

Özet:
sistemlerde istenilen bölgeye yönlendirilebilmeleri önemli özelliklerindendir. Manyetik nanopartiküllere çeşitli polimerik yapılar bağlanarak manyetik özellikli polimerler elde edilebilir. 

Bu çalışmada, ilk olarak Fe3O4 nanopartikülleri sentezlenmiştir. Silika kaplı Fe3O4 manyetit nanopartikülleri sentezlemek için silisyum kaynağı olarak tetraetil ortosilikat kullanılmış ve çekirdek/kabuk yapılı Fe3O4@SiO2 manyetik nanopartiküller sentezlenmiştir. Sentezlenen çekirdek/kabuk yapılı Fe3O4@SiO2 nanopartiküllerinin yüzeyleri amino gruplarına çevrilerek modifiye edilmiş ve Fe3O4@SiO2-NH2 yapısına dönüştürülmüştür. Modifiye edilmiş bu partiküller daha sonra atom transfer radikal polimerizasyonu başlatıcısı olarak kullanılmak üzere alkilbromür ile fonksiyonalize edilmiş ve Fe3O4@SiO2-Br yapısı elde edilmiştir. Yüzeyden başlatılan atom transfer radikal polimerizasyon yöntemi (SI-ATRP) ile 2-(dimetilamino)etil metakrilat monomerinin, partikül yüzeyinde polimerleşmesi sağlanmıştır. Son aşamada Fe3O4@SiO2-polimer kompozit sistemi betainlenerek altın ve gümüş tuzları kompozit sistemlere eklenmiştir.  Elde edilen metal nanopartikül içeren Fe3O4@SiO2-polimer kompozitlerin dispersiyonları p-nitrofenol'ün p-aminofenol'e indirgenme reaksiyonunda katalizör olarak kullanılmıştır. Sonuç olarak manyetik özelliğe sahip çekirdek/kabuk yapılı 145-160 nm aralığında Fe3O4@SiO2-polimer kompozit sistemler hazırlanmıştır. Sentezlenen manyetik nanopartiküllerin yapıları PXRD, TEM, TG-DTA ve UV-Vis spektrofotometre cihazları kullanılarak aydınlatılmaya çalışılmıştır.

Abstract:
Nano sized magnetic particles have high surface areas and can be easily oriented by the application of an external magnetic field. Magnetic nanoparticles, thanks to their magnetic properties, can be removed from the environment in application studies such as catalysis and adsorption, can be reused and can be directed to the desired area in drug carrier systems. Magnetic properties bearing polymers can be obtained by adding magnetic nanoparticles to various polymeric structures.

In this study, Fe3O4 nanoparticles were firstly synthesized. Tetraethyl orthosilicate was used as a silicon source to synthesize silica coated Fe3O4 magnetite nanoparticles and Fe3O4@SiO2 magnetic nanoparticles with the core/shell structure were synthesized. The outer surface of the core/shell structured Fe3O4@SiO2 nanoparticles were modified to amine groups and converted into Fe3O4@SiO2-NH2 structure. These modified particles were then functionalized with alkyl bromide to be used as an atom transfer radical polymerization initiator and Fe3O4@SiO2-Br structure was obtained. The polymerization of 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate monomer on the particle surface was achieved by the surface-initiated atom transfer radical polymerization method. In the last step, betainization of Fe3O4@SiO2-polymer composites are worked, and the salts of gold and silver were added to composite systems. The dispersions of the metal loaded Fe3O4@SiO2-polymer composites were obtained and used as catalysts in the reduction reaction of p-nitrophenol to p-aminophenol. Consequently, the core/shell structured Fe3O4@SiO2-polymer composite systems with magnetic properties in the range of 145-160 nm were prepared. The structures of synthesized magnetic nanoparticles are characterized instrumentally by PXRD, TEM, TG-DTA and UV-Vis spectrophotometer.