Cam Yüzeye Ag ve Ni Nano Parçacıkların Tutunmasına Hazırlama Tekniğinin Etkisi

Year 2020, , 765 - 782, 31.01.2020

Zeynep Cansu Ayturan , Şükrü Dursun

https://doi.org/10.29130/dubited.560819

Abstract

Nano malzeme üretimi
günümüz dünyasının gelişen konularından bir tanesidir. Nano malzemeler
sayesinde hijyen ürünleri, temizlik ürünleri, inşaat sektörü, kirlilik
önlenmesi ve giderimi, askeri amaçlar gibi birçok farklı alanda yeni
teknolojiler geliştirilmesi mümkün olabilir. Bu malzemelerin hazırlanması
amacıyla kullanılan hidrotermal, ıslak emdirme gibi birçok yöntem bulunmakla
birlikte bunlardan en çok tercih edileni sol-jel yöntemidir. Sol-gel
yönteminde, bir öncü malzeme uygun bir çözücü içinde çözülür. Belirli bir süre
boyunca karıştırma prosedüründen sonra, sol hazırlanır ve pH değerlerine göre
sabit kalır veya jel formuna döner. Sol formunda kaplama yapılarak oluşturulan
nanomalzemelerin hazırlanmasında kullanılırken, jel formunda toz malzemelerin
hazırlanmasında kullanılır. Bu çalışmada kapsamında nanoparçacıklar üretilmiş
ve cam yüzeye sol-jel ve daldırma ile kaplama yöntemleri kullanılarak
kaplanmıştır. Temel nanomateryal olarak TiO₂ içeren sol daha önceden
denenmiş bir teknikle hazırlanmıştır. TiO₂'yi hazırlamak için
kullanılan kimyasallar ve molar oranlar sabit tutulurken, karışım periyodu, pH,
ilave sırası, kimyasal çeşidi ve miktarları vb. gibi parametreler
değiştirilerek bir katkı maddesi olarak Ag ve Ni nanoparçacıklarının
eklenebilmesi için başka bir sol daha hazırlanarak, karışmaları sağlanmıştır.
Toplamda 8 adet deneme yapılarak cam yüzeye kaplanmıştır. Nanoparçacıkların
hazırlanmasında kullanılan bu denemelerin sonuçları, enerji yayılımlı X-Işını
(EDX) analizlerine göre Ag ve Ni' nin cam yüzeyine yapışma yüzdelerine bakılarak
karşılaştırılmıştır. Çalışma kapsamında ayrıca ilk 5 deneme için X-ışını
kırınım (XRD) analizleri de yaptırılmış ve elde edilen kırınım grafikleri de
dikkate alınarak yorumlanmıştır. Çalışma sonucunda denemelerin çoğunluğunda
yüksek yüzdelerde tutunma oranları elde edilmiş ve tutunmaya en çok etki eden
faktörlerin eklenen malzeme yüzdesi, kimyasal ekleme sırası ve molar oranlar
olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

Nano parçacıklar, sol-jel, daldırma ile kaplama, TiO2, Ag, Ni

References

• [1] E. Özdoğan, A. Demir ve N. Seventekin, “Nanoteknoloji ve Tekstil Uygulamaları,” Tekstil ve Konfeksiyon, c. 3, ss. 159-168, 2006.
• [2] H. Ateş ve E. Bahçeci, “Nano Malzemeler için Üretim Yöntemleri,” Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 3, s. 2, ss. 483-499, 2015.
• [3] H. Ateş, “Nano Parçacıklar ve Nano Teller,” Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 3, s. 1, ss. 437-442, 2015.
• [4] S. Gürmen ve B. Ebin, “Nanopartiküller ve Üretim Yöntemleri – 1,” Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği Metalurji ve Malzeme Mühendisleri Odası Dergisi - Metalurji, s. 150, ss. 31-38, 2008.
• [5] U.G. Akpan and B.H. Hameed, “The advancements in sol–gel method of doped-TiO2 photocatalysts,” Applied Catalysis A: General, no. 375, pp. 1–11, 2010.
• [6] Z. Shayegan, C. Lee and F. Haghighat, “TiO2 Photocatalyst For Removal Of Volatile Organic Compounds in Gas Phase – A review,” Chemical Engineering Journal, no. 334, pp. 2408-2439, 2017.
• [7] H. Persson, “Photocatalytic Oxidation for VOC Abatement,” Master Thesis Project, Department of Chemical Engineering and Technology, School of Chemical Science and Engineering, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm , Sweden 2015.
• [8] E.D. Şam, M. Ürgen ve F.Z. Tepehan, “TiO2 fotokatalistleri,” itüdergisi/d mühendislik, c.6, s.5-6, ss. 81-92, 2007.
• [9] T. Dikici ve M. Yurddaşkal, “Anodik spark oksitleme tekniği ile üretilen titanyum dioksit (TiO2) kaplamaların karakterizasyonu ve fotokatalitik özellikleri,” BAUN Fen Bil. Enst. Dergisi, c.20, s.1, ss. 83-93, 2018.
• [10] U. Diebold, “The surface science of titanium dioxide,” Surface science reports, vol. 48, no. 5-8, pp. 53-229, 2003.
• [11] G. Yang, Z. Yan, T. Xiao, and B. Yang, “Low-temperature synthesis of alkalis doped TiO2 photocatalysts and their photocatalytic performance for degradation of methyl orange,” Journal of Alloys and Compounds, no. 580, pp.15-22, 2013.
• [12] A. Fujishima, K. Hashimoto and T. Watanabe, “TiO2 Photocatalysis: Fundamentals and Applications,” BKC, Inc Publishers, Japan. 1999.
• [13] S.W. Verbruggen, “TiO2 photocatalysis for the degradation of pollutants in gas phase: From morphological design to plasmonic enhancement,” Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, no. 24, pp. 64–82, 2015.
• [14] N. Rahimi, R.A. Pax, and E.M. Gray, “Review of functional titanium oxides. I: TiO2 and its modifications,” Progress in Solid State Chemistry, no. 44, pp.86-105, 2016.
• [15] J.J. Murcia, M.C. Hidalgo, J.A. Navío, V. Vaiano, D. Sannino, and P. Ciambelli, “Cyclohexane photocatalytic oxidation on Pt/TiO2 catalysts,” Catalysis Today, no. 209, pp. 164-169, 2013.
• [16] J. Vargas Hernández, S. Coste, A.G. Murillo, F.C. Romo, and A. Kassiba, “Effects of metal doping (Cu, Ag, Eu) on the electronic and optical behavior of nanostructured TiO2,” Journal of Alloys and Compounds, no. 710, pp. 355-363, 2017.
• [17] Ş. Toygun, G. Göneçoğlu ve Y. Kalpaklı, “Sol- Jel Yöntemi Genel Prensipleri,” Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi , s. 31, ss. 456-476, 2013.
• [18] A.M., Siouffi, “Silica Gel-Based Monoliths Prepared by The Sol–Gel Method: Facts And Figures,” Journal of Chromatography A, no. 1000, pp. 801–818, 2003.
• [19] Anonim, (23 Eylül 2017). [Online]. Erişim: https://nanova.org/fabricacion-de-nanoparticulas/attachment/etapas-de-reaccion-y-procesamiento-en-el-proceso-sol-gel/.
• [20] M. Epifani, C. Giannini, L. Tapfer and L. Vasanelli, “Sol–Gel Synthesis and Characterization of Ag and Au Nanoparticles in SiO2, TiO2, and ZrO2 Thin Films,” Journal of the American Ceramic Society, vol. 83, no. 10, pp. 2385-2393, 2000.
• [21] Anonim, (20 Mart 2019). [Online]. Erişim: https://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-UR-04-2104.
• [22] Y. Han, J. Zhang and Y. Zhao, “Visible-light-induced photocatlytic oxidation of nitric oxide and sulfur dioxide: Discrete kinetics and mechanism,” Energy, no. 103, pp. 725-734, 2016.
• [23] K. Ubonchonlakate, L. Sikong, T. Tontai ve F. Saito, “P. Aeruginosa Inactivation with Silver and Nickel doped TiO2 Films Coated on Glass Fiber Roving,” Advanced Materials Reserach, vol. 150-151, pp. 1726-1731, 2011.
• [24] M. A. Santana-Aranda, M. Morán-Pineda, J. Hernández and S. Castillo, “Physical properties of TiO2 prepared by sol-gel under different pH conditions for photocatalysis,” Superficies y Vacío, vol. 18, no. 1, pp. 46-49, 2005.
• [25] M. Behpour, M. Mehrzad and S. M. Hosseinpour-Mashkani, “TiO2 Thin Film: Preparation, Characterization, and its Photocatalytic Degradation of Basic Yellow 28 Dye,” Journal of Nanostructures, no. 5, pp.183-187, 2015.
• [26] Y. Sun, T. Egawa, L. Zhang and X. Yao, “High Anatase-Rutile Transformation Temperature of Anatase Titania Nanoparticles Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition,” Jpn. J. Appl. Phys, vol. 41, pp. L945-L948, 2002.
• [27] T. Ivanova, A. Harizanova, T. Koutzarova and B. Vertruyen, “Characterization of nanostructured TiO2: Ag films: structural and optical properties,” Journal of Physics: Conference Series, no. 764, pp. 1-7, 2016.