Mangan destekli bor nitrür nanopartiküllerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of manganese supported boron nitride nanoparticles
Yazar: AYGÜL BELGE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KADRİ KURT
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Nanobilim ve nanoteknolojide son birkaç yılda yaşanan gelişmeler, nano ölçekli yapıların güçlendirilmiş mekanik, termal ve elektriksel özellikleri nedeniyle elektronik, farmasötik, biyomedikal, çevre, tıp ve enerji depolama gibi çeşitli alanlarda birçok uygulamada kullanılmasını sağlamıştır. Bor nitrür nanoyapılar bunlara iyi bir örnektir. Bu çalışmada, amonyak gazının borik asit ve üre karışımı ile reaksiyonundan bor nitrür ve mangan destekli bor nitrür nanoyapılar başarıyla sentezlendi. Sentezlenen nano yapılı malzemelerin fiziksel ve yapısal özellikleri Enerji Dağılımı X-Işını Spektroskopisi (EDX), Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile belirlendi. Deneyler borik asit ve ürenin manyetik karıştırıcıda karıştırıldıktan sonra azot kaynağı olarak amonyak katıldıktan sonra bir hidrotermal reaksiyon sistemi (Fytronix, FYHT-8000) ile 200 °C'de 24 saat süreyle gerçekleştirildi ve bor nitrür (h-BN) nano yapılar elde edildi. Mangan destekli bor nitrür (h-BN-Mn) nano yapılar ise literatürde belirtilen yöntemde bazı modifikasyonlar yapılarak bor nitrürün sonike edilmesinden sonra mangan içeren çözeltinin eklenerek ultrasonik banyoda karıştırılmasından sonra sodyum bor hidrür ile indirgenmesinden elde edildi. FTIR sonuçları bor nitrür ile mangan destekli bor nitrürün varlığını ve borun nitrojene atomik oranının bor ve nitrojen arasındaki kimyasal stokiyometrik ilişki ile uyumlu olduğunu gösterdi. Ayrıca SEM ve EDX sonuçlarına göre h-BN ve h-BN-Mn nanoyapıların literatür ile uyumlu olduğunu göstermektedir. Sentezlenen h-BN-Mn nanoyapılar başta enerji depolama olmak üzere birçok uygulamalarda nanomateryal olarak kullanılabilir. Bu çalışmada hidrojen enerjisi depolama üzerine çalışma yürüttük. Nedeni: çağımızda hızla tükenen fosil yakıtlar, temiz ve sürdürülebilir enerji gereksinimine ihtiyaç duyulmaktadır. Hidrojen enerjisi ile ilgili dünya ve Türkiye'de yapılan birçok çalışma mevcuttur ama depolama büyük bir dezavantaj olmaktadır nano ölçekte depolama için en uygun görünen bor nitrür nanopartikülleri bizi bu çalışmaya sevk etmektedir.

Abstract:
Developments in nanoscience and nanotechnology in the last few years have enabled the use of nanoscale structures in many applications in various fields such as electronics, pharmaceuticals, biomedical, environmental, medicine and energy storage due to their enhanced mechanical, thermal and electrical properties. Boron nitride nanostructures are a good example. In this study, boron nitride and manganese-supported boron nitride nanostructures were successfully synthesized from the reaction of ammonia gas with a mixture of boric acid and urea. The physical and structural properties of the synthesized nanostructured materials were determined by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The experiments were carried out at 200 °C for 24 hours with a hydrothermal reaction system (Fytronix, FYHT-8000) after mixing boric acid and urea in a magnetic stirrer and adding ammonia as a nitrogen source, and boron nitride (h-BN) nanostructures were obtained. Manganese-supported boron nitride (h-BN-Mn) nanostructures were obtained by sonicating the boron nitride by making some modifications to the method specified in the literature, adding manganese-containing solution, mixing it in an ultrasonic bath, and then reducing it with sodium boron hydride. FTIR results showed the existence of boron nitride and manganese-supported boron nitride, and the atomic ratio of boron to nitrogen was consistent with the chemical stoichiometric relationship between boron and nitrogen. In addition, SEM and EDX results show that h-BN and h-BN-Mn nanostructures are compatible with the literature. Synthesized h-BN-Mn nanostructures can be used as nanomaterials in many applications, especially in energy storage. In this study, we conducted a study on hydrogen energy storage. Reason: In our age, fossil fuels are rapidly depleted, and clean and sustainable energy is needed. There are many studies on hydrogen energy in the world and in Turkey, but storage is a big disadvantage. Boron nitride nanoparticles, which seem to be the most suitable for nanoscale storage, lead us to this study.