Zirkon kumundan zirkonya esaslı aerojel tozu üretimi
Production of zirconia aerogel powder from zircon sand
Yazar: Yıldız, Emine Gizem; Taşel, Demet; Sökesoğlu, Sertaç; Toplan, Nil
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 40 No. 3, 2024
Anahtar kelimeler: Material Characterization ; Malzeme Karekterizasyonu ; Ceramics in Materials Engineering ; Malzeme Mühendisliğinde Seramik ; Manufacturing Metallurgy ; Üretim Metalurjisi ; Zirkon,sol-jel,zirkonya aerojel,atmosferik kurutma ; Zircon,sol-gel,zirconia aerogel,atmospheric pressure drying

Zirkon hammaddesi zirkonyaya göre daha ucuz bir malzemedir. Literatür araştırmalarında zirkonya esaslı aerojel üretiminde zirkonyum (IV) peroksit (Zr(OC3H7)4, zirkonil klorür oktahidrat, zirkonyum (IV) klorür ve zirkonyum (IV) oksinitrat hidrat gibi pahalı kimyasalların yerine zirkon kullanılması mevcut çalışmanın daha çevreci ve ekonomik üretim süreçli olduğunu ortaya koymaktadır. Zirkonya esaslı aerojellerin yalıtım, diş dolgu malzemesi, biyo-uyumlu malzemeler, iyonik iletkenliğin istendiği uygulamalar, nano kompozitler ve katalizör olarak birçok uygulama alanı mevcut olduğundan; zirkon gibi ucuz bir hammaddenin katma değeri çok yüksek bir ürün formuna dönüştürülmesi ülkemiz ekonomisi içinde oldukça faydalı olacaktır. Zirkon hammaddesi kullanarak zirkonya esaslı aerojel tozunun üretilmesi hedeflenen mevcut çalışmada zirkonya esaslı başlangıç malzemelerinin, hazırlanan asit/saf su çözeltilerinde karıştırma ve sıcaklık etkisi ile çözünmeleri sağlanmış ve takiben filtrasyon işlemi yapılarak zirkonyaca zengin sıvı çözeltilere ulaşılmıştır. Çözeltilerin pH’ı baz/saf su çözeltisiyle nötralize edilmiş ve sonrasında çözeltiler yaşlandırmaya bırakılmıştır. Yaşlandırma işlemi sonrasında süzülen zirkonyaca zengin çözeltilere, belirlenen sürelerde farklı sıcaklıklarda atmosferik koşullarda kurutma işlemi uygulanmış ve zirkonya esaslı aerojel tozları elde edilmiştir. Elde edilen tozlar XRD, EDS, SEM ve FESEM analizleri ile karakterize edilmiştir. Zirkon hammaddesinin HNO3 ve H2SO4 kullanılarak çözeltiye alındığı deneysel çalışmalarda HNO3 asit konsantrasyonu arttıkça daha verimli üretimlerin gerçekleştirildiği tespit edilmiştir.

Zircon raw material is cheaper than zirconia. The use of zirconia instead of expensive chemicals such as zirconium (IV) peroxide (Zr(OC3H7)4, zirconyl chloride octahydrate, zirconium (IV) chloride, and zirconium (IV) oxynitrate hydrate in the production of zirconia-based aerogels in literature studies reveals that the current study is the more environmentally friendly and economical production process. Since zirconia-based aerogels have many application areas such as insulation, dental filling material, biocompatible materials, applications where ionic conductivity is desired, nanocomposites and catalysts, converting a cheap raw material such as zircon into a product form with a very high added value will be very beneficial for the economy of our country. In the present study, which aims to produce zirconia-based aerogel powder using zircon raw material, zirconia-based starting materials were dissolved in the prepared acid/pure water solutions by stirring and temperature effect, and then zirconia-rich liquid solutions were obtained by filtration. The pH of the solutions was neutralised with base/pure water solution and then the solutions were left for aging. After the aging process, the filtered zirconia-rich solutions were dried under atmospheric conditions at different temperatures for specified periods of time, and zirconia-based aerogel powders were obtained. The obtained powders were characterized by XRD, EDS, SEM, and FESEM analyses. In the experimental studies where zirconia raw material was taken into solution using HNO3 and H2SO4, it was determined that more efficient productions were realized as the concentration of HNO3 acid increased.