Titanyum dioksit nanopartiküllerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of titanium dioxide nanoparticles
Yazar: UMUT ŞAFAK ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. ALİME ÇITAK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Fotokatalitik = Photocatalytic ; Nanomateryaller = Nanomaterials ; Renk giderme = Decolorization ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide ; Yeşil sentez = Green synthesis

Özet:
Etkili bir fotokatalizör olan titanyum dioksitin (TiO2) 21. yüzyılla birlikte birçok özelliği keşfedilmiştir. Boya pigmentleri, ilaç ve gıda sanayisi, güneş pilleri, lityum bataryalar gibi çok geniş bir kullanım alanına sahip olan titanyum dioksitin kullanılmasında en büyük etkenlerden biri ise toksikliği çok düşük olmasıdır. TiO2 etkili bir yarı iletkendir. Bundan yola çıkarak fotokatalitik boya azaltımı için bu tez çalışmasında düşünülmüştür.
Bu tez çalışmasında, yüksek fotokatalitik özellik gösteren titanyum dioksit nanopartiküllerin toksik çözücülerle (Tween-80, asetik asit, potasyum bromat, nitrik asit, hidroklorik asit) sentezlenme yöntemi yerine, ucuz, verimli ve kolay bir sentez yöntemi olan yeşil sentez yöntemi kullanılmıştır. Yeşil sentez ile farklı çeşit bitki yaprağından (Laurus nobilis L. (Defne) ve Olea europaea L. (Zeytin)) elde edilen özütle, titanyum tetraizopropoksit (TTIP) ile sol-jel yöntemiyle sentezlendi. Sentezlenen olan nanopartiküllü fotokatalizörlerin (LTiO2-NP ve OTiO2-NP) karakterizasyonunda, yüzey fonksiyonel gruplarının analizi için FT-IR, kristal yapısı ve boyutu için XRD, morfoloji analizleri için FE-SEM/EDS kullandı.
Yeşil sentez yöntemiyle sentezlenen fotokatalizörler (LTiO2 ve OTiO2 nanopartiküller) metilen mavisi ve malachite yeşili gibi tekstil boyalarını fotokatalitik olay ile yüksek basınçlı UV lambası (15W, 395 nm) altında boya giderimi gerçekleştirildi. Fotokatalitik çalışmada pH, fotokatalizör miktarı, süre ve boya derişimi gibi parametreleri esas alınarak çalışmalar yapıldı. Orijinal pH'larda (pH 7), metilen mavisi ve malachite yeşilinde yapılan boya gideriminde, LTiO2-NP fotokatalizörü için sırasıyla, %95 ve %74 ve OTiO2-NP fotokatalizörü için ise %97 ve %98 sonuçlar elde edildi.

Abstract:
Many properties of titanium dioxide (TiO2), which is an effective photocatalyst, have been discovered in the 21st century. One of the biggest factors in the use of titanium dioxide, which has a wide range of uses such as paint pigments, pharmaceutical and food industry, solar cells, lithium batteries, is its very low toxicity. TiO2 is an effective semiconductor. Based on this, photocatalytic dye reduction was considered in this thesis.
In this thesis, instead of the synthesis method of titanium dioxide nanoparticles with high photocatalytic properties with toxic solvents (Tween-80, acetic acid, potassium bromate, nitric acid, hydrochloric acid), green synthesis method, which is an inexpensive, efficient and easy synthesis method, was used. Extract obtained from different kinds of plant leaves (Laurus nobilis L. (Laurel) and Olea europaea L. (Olive)) by green synthesis was synthesized with titanium tetraisopropoxide (TTIP) by sol-gel method. In the characterization of the synthesized nanoparticle photocatalysts (LTiO2-NP and OTiO2-NP), he used FT-IR for the analysis of surface functional groups, XRD for crystal structure and size, and FE-SEM/EDS for morphology analysis.
Textile dyes such as photocatalysts (LTiO2 and OTiO2 nanoparticles) synthesized by the green synthesis method, methylene blue, and malachite green, were degradation by photocatalytic action under a high-pressure UV lamp (15W, 395 nm). In the photocatalytic study, studies were carried out based on parameters such as pH, amount of photocatalyst, time, and dye concentration. In the original pH (pH 7), dye removal in methylene blue and malachite green, 95%, and 74% results were obtained for the LTiO2-NP photocatalyst and 97% and 98% for the OTiO2-NP photocatalyst, respectively.