Bor nitrür ince filmle cam malzemelerin UV koruyucu özelliklerinin geliştirilmesi: Zeytinyağı örneği
Enhanced UV protective behavior of glass materials by boron nitride thin film coatings: Case study as olive oil
Yazar: DUYGU KURU
Danışman: DOÇ. DR. ALEV AKPINAR BORAZAN ; PROF. DR. NURAN AY
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı uygulanması pratik olan ve ekonomik bir yöntemle bor nitrür nanotabaka (BNNSs) ince filminin elde edilmesi ve cam gıda ambalajı üzerinde kaplama olarak bazı mekanik, fiziksel ve optik özelliklerin belirlenmesidir. Tez çalışmasında bor nitrür nanotabakalar sıvı pul pul dökülme yöntemi ile farklı sonikasyon sürelerinde (2, 4, 6 saat) üretilmiştir. İnce film kaplamalar lam ve cam deney tüpleri üzerine bor nitrür nanotabaka süspansiyona daldırarak kaplama metodu ile kaplanmıştır. Kaplanan cam deney tüpleri içerisine sızma ve riviera zeytinyağı örnekleri koyularak belirli süreler (75, 170, 360 ve 720 saat) ultraviyole (UV) ışına maruz bırakılmıştır. Elde edilen BNNS'lerin yapısal karakterizasyonu Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) analizleri ile değerlendirilmiştir. 1-30 nm arasında kalınlığa ve 200-500 nm arasında bazal boyutlara sahip BNNS'ler elde edilmiştir. BNNS'lerin eksfoliasyon sonrası verimleri UV- Görünür Bölge spektrofotometresi ile belirlenmiştir. En yüksek verim 6 saat sonikasyon süresi sonrasında %6,78 olarak hesaplanmıştır. İnce filmlerin fiziksel karakterizasyonu SEM ve optik mikroskop analizi ile değerlendirilirken film üzerindeki fonksiyonel grupların varlığı Fourier Transform Infrared Spektrofotometresi (FT-IR) ve Raman spektroskopi analizleri ile belirlenmiştir. FT-IR ve Raman analizleri BNNS'lerin oluşumunu kanıtlamıştır. İnce filmlerin optik geçirgenliği UV-Görünür Bölge Spektrofotometresi kullanılarak tespit edilmiştir. Kaplama kalınlığı ve UV bozunma süresi arttıkça ince filmlerin optik geçirgenliğinde azalma meydana gelmiştir. UV bozunmasından önce ve sonra kaplanmış ve kaplanmamış cam şişeler içerisindeki zeytinyağı örneklerine FT-IR, özgül absorbans, renk analizi, toplam fenol miktarı, antioksidan aktivite tayini, serbest yağ asit analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler neticesinde BNNSs ile kaplanmış cam şişeler içerisindeki zeytinyağı örneklerinin kaplama yapılmamış cam içerisindeki örneklere göre uzun süreli UV ışıması altında daha uzun sürede bozunduğu belirlenmiştir.

Abstract:
The aim of this thesis is to obtain boron nitride nanosheets (BNNSs) thin films with an economical method and to determine some mechanical, physical and optical properties of the glass food packaging. In the thesis, boron nitride nanosheets were produced by liquid exfoliation method at different sonication times (2, 4, 6 hours). Thin film coatings were produced by using a dip-coating method by using boron nitride nanosheet suspension on slide and glass test tubes. The coated glass test tubes were separated into ultraviolet (UV) light by means of extra virgin and riviera olive oil samples (75, 170, 360 and 720 hours). The structural characterization of the obtained BNNSs was evaluated by Transmission Electron Microscopy (TEM), Scanning Electron Microscope (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) analyses. BNNSs with thicknesses of 1-30 nm and lateral dimensions of 200-500 nm were obtained. The exfoliation efficiencies of BNNSs were determined by UV-Visible Spectrophotometer. The highest yield was calculated as 6.78% after 6 hours sonication time. Physical characterization of thin films was evaluated by SEM and optical microscopy analysis. The presence of functional groups on film was determined by Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR) and Raman spectroscopy analysis. FT-IR and Raman analyses proved the formation of BNNSs. The optical transmittance of thin films was determined using UV-Visible Spectrophotometer. Optical transmittance of thin films decreased as coating thickness and UV degradation time increased. After UV degradation, FT-IR analysis, specific absorbance coefficient analysis, color analysis, total phenol content, antioxidant removal activities and free fatty acid content were carried out for olive oil samples in coated and non-coated glass bottles. As a result of the analyzes, it was determined that under long-term UV radiation olive oil samples in glass bottles coated with BNNSs were degraded in longer time according to the samples in uncoated glass.