PROF. DR. GÖKSEL AKÇİN

Paladyum esaslı nanokatalizörlerle suda çözünmüş kloroformun uzaklaştırılması

Son yıllarda Nanoteknoloji sağladığı avantajlar nedeniyle birçok alanda kullanılmaktadır. Bu çalışmada da, nanoteknolojinin avantajlarından yararlanılarak nanokatalizör hazırlanmış ve sulu ortamda bulunan kloformun deklorinasyonu gerçekleştirilmiştir. Katalizör olarak nano boyutta metaller kullanıldığında daha etkin bir halojen giderme yapılabilmektedir. Bunun nedeni metal nano boyutta olduğu zaman, metal yüzey alanının artmasıdır. Ayrıca nano boyutta bimetalik katalizör kullanıldığında elektronik ve geometrik etkiler nedeniyle daha etkin hidrodehalojenasyon yapılabilmektedir. Organik bileşiklerden Trikloroetilen(TCE), Tetrakloroetilen(PCE), Karbon tetraklorür, kloroform elektronik endüstrisinde, küçük ölçekli kimyasal üretiminde, tekstil yıkama endüstrisinde kullanılmakta ve yeraltı sularına karışmaktadır. Klorlu bileşikler akciğerlere zarar vermekte, düşüklere ve kansere neden olmaktadır. Yapılan çalışmada insan sağlığına oldukça zararlı olan kloroformun sulu ortamdan uzaklaştırılması için nano boyutta katalizörler hazırlanmış ve kloroform deklorinasyonunda kullanılmıştır. Öncelikle uygun katalizör bulmak için ticari katalizörler ile çalışmaya başlanmış Johnson Matthey firmasından temin edilen destek maddesi olarak Al2O3’ün kullanıldığı, %1 Au içeren , %0,1 ve %1 olmak üzere iki farklı oranda Pd içeren katalizörler kullanılmıştır. Bu çalışmalar neticesinde % 0,1Pd içeren katalizörler ile iyi sonuç alındığı görülmüştür. Daha sonra AuTEK firmasından temin edilen (%1)Au/Al2O3, (%1)Au/ ZnO, (%1)Au/ TiO2 örnekleri katalizör olarak kullanılmış istenen sonuçlar alınamayınca, modifiye edilerek bunların üzerine %0,1 oranında ve %1 oranında Pd, impregnation(emdirme) tekniğiyle eklenerek kloroform deklorinasyon reaksiyonunda kullanılmıştır. Buradan elde edilen sonuçlar da bir önceki çalışma sonuçlarını desteklemiş ve %0,1 Pd içeren örneklerin katalitik aktivitesinin yüksek olduğu görülmüştür. Ayrıca, farklı destek maddeler kullanıldığında farklı sonuçlar elde edilmiştir. Ticari ve modifiye edilen katalizörle elde edilen sonuçlara dayanılarak çalışma daha da genişletilerek deposition-precipitation(tortu çöktürme) ve impregnation(emdirme) tekniği kullanılarak Pd/Au/TiO2 (Degussa P25)(H2/N2), Pd/Au/ZnO<100nm(H2/N2), Pd/Au/ZnO-%6Al2O3 (H2/N2), Pd/Au/ZnO < 5 µm(H2/N2), Pd/Au/ZrO2 < 100 nm (H2/N2), Pd/Au/ZrO2 < 5 µm (H2/N2), 6 farklı katalizör hazırlanmıştır. Bu katalizörlerin yapısını aydınlatmak için SEM fotoğrafları çekilmiş, SEM-EDS analizleri yapılmış, BET yüzey alanları ölçülmüş, AAS ile içindeki metal miktarları belirlenmiş ve en başarılı katalizör olan Pd/Au/TiO2 (P25)(H2/N2) örneğine ait HR-TEM incelenmesi yapılmıştır. Sonuçlar katalizörlerin nano boyutta başarılı bir şekilde hazırlandığını göstermiştir. Hazırlanan ve yapısı aydınlatılan katalizörler kloroform deklorinasyon reaksiyonunda katalizör olarak kullanılmışlardır. Pd/Au/TiO2 (P25)(H2/N2)'nin en iyi katalitik aktivite gösteren katalizör olduğu görülmüş reaksiyon hızı 24,43 LgPd-1dk-1olarak hesaplanmıştır. En iyi katalizör olan Pd/Au/TiO2 (P25)(H2/N2) Dupont firmasından temin edilen gerçek su örnekleri içindeki kloroformun deklorinasyonunda kullanılmıştır. Düşük konsantrasyonlarda başarılı olunmuştur. Anahtar Kelimeler: Nanoteknoloji, nanokatalizör, kloroform, organik kirlilikler, sulu ortam, metal oksit destek maddeleri, altın, paladyum.

Metal oksit ve polimer destekli nanokatalizörlerin sentezi ve analitik uygulaması

Bu tez çalışmasında metal oksit ve polimer destek maddeli metal nano katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve analitik uygulamaları konusunda çalışmalar yapılmıştır. Metal oksit destek maddesi olarak TiO2, polimer destek maddesi olarak ise polianilin (PANI) kullanılmıştır. TiO2 üzerine farklı konsantrasyonlardaki Ag metali ve onun üzerine de farklı konsantrasyonlarda Pd metali emdirme (impregnation) yöntemi ile çöktürülmüş ve H2 indirgenme reaktifi ile indirgenerek nano ölçekli Pd- Ag- TiO2 bimetallik nanokatalizörleri sentezlenmiştir. Polimer destek maddesi PANI üzerine, Au nanopartiküllerinin biriktirme (deposition) yöntemi ile biriktirilmesi ve NaBH4 indirgeme reaktifi kullanılımı ile farklı konsantrasyonlarda Au- PANI nanokatalizörleri sentezlenmiştir. Sentezlenen nanokatalizörler, taramalı elektron miroskobu (SEM), geçirmeli elektron mikroskobu (TEM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS), BET yüzey alanı analizi ve dinamik ışık saçılımı spektrometresi (DLS) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Sentezlenen bu nano katalizörlerin analitik uygulamasını incelemek üzere sulu ortamda bulunan ve kanserojen madde grubunu oluşturan kloroformun hidrodeklorinasyonu konusunda ön çalışmalar yapılmıştır.

Biokütle destekli nanopartiküllerin sentezi ve karakterizasyonu Synthesis and characterization of biomass-supported nanoparticles

Bu tez çalışmasında destek madde olarak bitki biyokütlesi kullanılarak metal nanopartikülü sentezlenmiş, karakterizasyonu yapılmış ve çeşitli uygulama alanlarında kullanılabileceği önerilmiştir. Bitki biyokütlesi destek maddesi olarak protein bakımından oldukça zengin Balcalı 2000 cinsi orjinal Türk buğdayı kullanılmıştır. KAuCl4 tuzundan gelen Au(III) iyonlarının buğday biyokütlesi üzerine bağlanarak Au(0)’a biyoindirgenmesi ve altın nanopartiküllerinin oluşumu üzerine biyokütle tanecik boyutu, biyokütle miktarı, çalkalama süresi, altın çözeltisi konsantrasyonu ve çözelti pH’ının etkisi incelenmiş ve optimum parametreler belirlenmiştir. Au(III) iyonlarının Au(0)’a biyoindirgenmesi sonucu değişik şekil ve boyutlarda altın nanopartikülleri elde edilmiştir. Orta ölçekli (20 nm- 60 nm) boyutlarda elde edilen altın nanopartikülleri fcc tetrahedral, hexagonal, icosahedral multipletwinned, decahedral, rod ve irregular yapıdadır. Bu koşullarda çubuk şeklinde altın nanopartiküllerinin elde edildiği çalışmalara literatürde çok fazla rastlanmamıştır. Bu da çalışmamıza orjinallik katmıştır. Sentezlenen nanopartiküller; UV-Vis Spektroskopisi, Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi, taramalı electron mikroskobu (SEM), geçirimli electron mikroskobu (TEM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS), BET yüzey alanı analizi ve dinamik ışık saçılım spektroskopisi (DLS) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Sentezlenen buğday biyokütlesi destekli farklı şekil ve boyutlardaki altın naopartiküllerinin uygulama olarak çevresel çalışmalarda; atık sular ve içme sularından civa giderilmesi, tıp ve biyoloji çalışmalarında; antikor tespiti, tümor belirlenmesi ve xiii algılama amaçlı hücre içerisinde biyomarkerların tespiti gibi uygulama alanlarında kullanılabileceği önerilmiştir.

Alüminyum ve bazı organik asitlerin etkileşiminin spektrometrik ve kromatografik yöntemlerle tayini

Sulu ortamdaki Cu(II)-Mn(II)-Fe(III) metal iyonlarının iki farklı yöntemle ayrılması ve geri kazanılması

Çevre ve sağlık sorunlarına yol açması sebebiyle, su ortamlarında bulunan ağır metallerin uzaklaştırılması ve geri kazanılması önem taşımaktadır. Bu çalışmada, ekonomik ve uygulanması kolay iki farklı yöntem kullanarak, su ortamında üçlü karışım halinde bulunan ağır metal iyonlarının ayrılma ve geri kazanım etkinliklerinin incelenmesi ve karşılaştırılması amaçlanmıştır. Ayrılması düşünülen çözelti, daha önceden çalışılmamış olan Cu(II), Mn(II), Fe(III) üçlü ağır metal karışımından oluşmaktadır. Kullanılan yöntemlerden birincisi, pH değişimine bağlı iyon değiştirme yöntemi (Parametric Pumping)’ dir. Kompleks ajanı olarak etilendiamintetraasetik asit (EDTA), iyon değiştirici olarak kuvvetli asidik katyon değiştirici (Amberlite IR 120) varlığında, farklı ikili pH değerlerinde (2,00/4,00; 1,50/3,50 ve 2,00/4,50 gibi) yürütülen çalışmalar sonunda, en iyi geri kazanım etkinliğinin pH:1,50’de Fe(III); pH:4,00’te Cu(II) lehine olduğu görülmüştür. Karışım için en iyi ayrılma etkinliği ise, pH:4,00’te elde edilmiştir. Bu yöntem gerçekleştirilirken herhangi bir rejenerasyon uygulamasına gerek duyulmamıştır. Kullanılan yöntemlerden ikincisi flotasyon yöntemidir. pH: 4,00’te, aynı üçlü metal karışımı için, iyon ve adsorplayıcı kolloid flotasyonu yöntemlerine göre yürütülen çalışmalarda, en iyi ayrılma ve geri kazanım etkinliği iyonik yüzey aktif maddeler ve EDTA varlığındaki iyon flotasyonu uygulaması ile elde edilmiştir. pH:4,00’te kobalt(III) hekzametilenditiyokarbamat ile yürütülen adsorplayıcı kolloid flotasyonu çalışmalarında iyi bir ayrılma ve geri kazanım elde edilememiştir. Üçlü metal karışımları ile yürütülen çalışmalar sonunda elde edilen verilere göre her iki yöntem kendi arasında karşılaştırıldığında, en iyi ayrılma ve geri kazanım etkinliğinin pH değişimine bağlı iyon değiştirme yöntemi ile elde edildiği görülmüş; bununla birlikte pH:4,00’te Cu(II)-Mn(II)-Fe(III) üçlü metal karışımı sistemi için en uygun flotasyon yönteminin iyon flotasyonu yöntemi olduğu bilgisine ulaşılmıştır.