Research Article
BibTex RIS Cite

Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi

Year 2020, Volume: 23 Issue: 3, 657 - 669, 01.09.2020
https://doi.org/10.2339/politeknik.456871

Abstract

Üstün termal ve mekanik
özellikleri sebebiyle başta uzay teknolojisi olmak üzere pek çok alanda
kullanılmakta olan alkojeller, düşük yoğunluğa ve yüksek gözenekliliğe sahip
süper yalıtkan ve çevre dostu malzemeler olarak bilinmektedir.  Genel olarak inorganik tuzlar ya da metal
alkoksitlerin hidrolizi ve kondenzasyonu olarak bilinen sol-jel tekniği
kullanılarak, üç aşamada üretilmektedirler. Son aşama hazırlanan ıslak jellerin
kurutulması olup,  ıslak jelin
gözenekliliği ve jel ağının korunması için en uygun kurutma tekniğinin
seçilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, sol-jel yöntemiyle
sentezlenen alümina alkojellerden süperkritik şartlarda, atmosfer basıncında ve
dondurarak olmak üzere üç farklı kurutma koşullarında elde edilen gözenekli
malzemelerin fizikokimyasal ve yapısal özellikleri XRD, TGA/DSC, FT-IR ve BET
analizleri ile karakterize edilmiştir. Farklı kurutma koşullarında aerojel,
kriyojel ve ambijel ismini alan amorf yapıya sahip bu jellerin fizikokimyasal
özellikleri ve ısısal davranışlarındaki değişimler dikkate alındığında, ıslak
jellerin kurutulmasında en uygun kurutma tekniğinin ön işlem yapılmadan dondurarak
kurutma olduğu sonucuna ulaşılmıştır. 

References

  • [1] Fricke J., Tillotson T.M., “Aerogels: Production, characterization, and applications”, Thin Solid Films, 297: 212-223, (1997).
  • [2] García-González C.A., Camino-Rey M.C., Alnaief M., Zetzl C., Smirnova I., “Supercritical drying of aerogels using CO2: Effect of extraction time on the end material textural properties”, Journal of Supercritical Fluids, 66: 297-306, (2012).
  • [3] Du A., Zhou B., Zhang Z., Shen J., “A special material or a new state of matter: A review and reconsideration of the aerogel”, Materials, 6: 941-968, (2013).
  • [4] Goksu E.I., Hoopes M.I., Nellis B.A., Xing C., Faller R., Frank C.W., Risbud S.H., Satcher J.H., Longo M.L., “Silica xerogel/aerogel-supported lipid bilayers: Consequences of surface corrugation”, Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes, 1798: 719-729, (2010).
  • [5] Sachithanadam M., Joshi S.C., “Aerogel Today, Silica Aerogel Composites Novel Factorian Methods”, Springer Science+Business Media, Singapore, (2016).
  • [6] Schneider M., Baiker A., “Aerogels in catalysis”, Catalysis Reviews, 37(4): 515-556, (1995).
  • [7] Poco J.F., Satcher J.H., Hrubesh L.W., “Synthesis of high porosity, monolithic alumina aerogels”, Journal of Non-Crystalline Solids, 285(1-3): 57-63, (2001).
  • [8] Yoldas B.E., “Alumina gels that form porous transparent Al2O3”, Journal of Materials Science, 10: 1856-1860, (1975).
  • [9] Tamon H., Ishizaka H., Yamamoto T., Suzuki T., “Freeze drying for preparation of aerogel-like carbon”, Drying Technology, 19(2): 313-324, (2001).
  • [10] Gondal M.A., Fasasi T.A., Mekki A., Saleh T.A., Ilyas A.M., Qahtan T.F., Chang X., “Phase transformation and structural characterization studies of aluminum oxide (Al2O3) nanoparticles synthesized using an elegant pulsed laser ablation in liquids technique”, Nanoscience and Nanotechnology Letters, 8: 1-8, (2016).
  • [11] Oréfice R.L., Vasconcelos W.L., “Sol-gel transition and structural evolution on multicomponent gels derived from the alumina-silica system”, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 9: 239-249, (1997).
  • [12] Belskaya O.B., Danilova I.G., Kazakov M.O., Mironenko R.M., Lavrenov A.V., Likholobov V.A., “Infrared Spectroscopy-Materials Science, Engineering and Technology: FTIR Spectroscopy of Adsorbed Probe Molecules for Analyzing The Surface Properties of Supported Pt(Pd) Catalysts”, InTech Published, Croatian, (2012).
  • [13] Yang W., Dou X., Li Y., Mohan D., Pittman C.U., Ok Y.S., “Performance and mass transfer of aqueous fluoride removal by a magnetic alumina aerogel”, RSC Advances, 6(114): 112988-112999, (2016).
  • [14] Bassan P., “Light Scattering During Infrared Spectroscopic Measurements of Biomedical Samples”, Doktora Tezi, University of Manchester Faculty of Engineering and Physical Sciences, (2011).
  • [15] Bono Jr. M.S., Anderson A.M., Carroll M.K., “Alumina aerogels prepared via rapid supercritical extraction”, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 53: 216-226, (2010).
  • [16] He F., Sui C., He X., Li M., “Facile synthesis of strong alumina-cellulose aerogels by a freeze-drying method”, Materials Letters, 152: 9-12, (2015).
  • [17] Tok A.I.Y., Boey F.Y.C., Zhao X.L., “Novel synthesis of Al2O3 nano-particles by flame spray pyrolysis”, Journal of Materials Processing Technology, 178: 270-273, (2006).

Effect of Drying Method on the Physicochemical and Structural Properties of Alumina Alcogel Produced by Sol-Gel Method

Year 2020, Volume: 23 Issue: 3, 657 - 669, 01.09.2020
https://doi.org/10.2339/politeknik.456871

Abstract

Because of its superior thermal and mechanical
properties, alcogels, which are mainly used in space technology, are known as
super insulation and environment friendly materials with low density and high
porosity. Generally, they are produced in three stages using sol-gel technique
known as hydrolysis and condensation of inorganic salts or metal alkoxides. The
final stage is the drying of the wet gel, and it is of great importance to
select the most suitable drying technique to protect the porosity and structure
of wet gel. In this study, the physicochemical and structural properties of
porous materials obtained by using sol-gel technique under three different
drying conditions which are supercritical conditions, atmospheric pressure and
freezing, were characterized by XRD, TGA/DSC, FT-IR and BET analyzes. Taking
into account the physicochemical properties and thermal behavior of these gels,
which have amorphous structure and named aerogel, cryogel and ambigel in
different drying conditions, it is concluded that the best drying technique for
drying wet gels is freeze drying without pretreatment.

References

  • [1] Fricke J., Tillotson T.M., “Aerogels: Production, characterization, and applications”, Thin Solid Films, 297: 212-223, (1997).
  • [2] García-González C.A., Camino-Rey M.C., Alnaief M., Zetzl C., Smirnova I., “Supercritical drying of aerogels using CO2: Effect of extraction time on the end material textural properties”, Journal of Supercritical Fluids, 66: 297-306, (2012).
  • [3] Du A., Zhou B., Zhang Z., Shen J., “A special material or a new state of matter: A review and reconsideration of the aerogel”, Materials, 6: 941-968, (2013).
  • [4] Goksu E.I., Hoopes M.I., Nellis B.A., Xing C., Faller R., Frank C.W., Risbud S.H., Satcher J.H., Longo M.L., “Silica xerogel/aerogel-supported lipid bilayers: Consequences of surface corrugation”, Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes, 1798: 719-729, (2010).
  • [5] Sachithanadam M., Joshi S.C., “Aerogel Today, Silica Aerogel Composites Novel Factorian Methods”, Springer Science+Business Media, Singapore, (2016).
  • [6] Schneider M., Baiker A., “Aerogels in catalysis”, Catalysis Reviews, 37(4): 515-556, (1995).
  • [7] Poco J.F., Satcher J.H., Hrubesh L.W., “Synthesis of high porosity, monolithic alumina aerogels”, Journal of Non-Crystalline Solids, 285(1-3): 57-63, (2001).
  • [8] Yoldas B.E., “Alumina gels that form porous transparent Al2O3”, Journal of Materials Science, 10: 1856-1860, (1975).
  • [9] Tamon H., Ishizaka H., Yamamoto T., Suzuki T., “Freeze drying for preparation of aerogel-like carbon”, Drying Technology, 19(2): 313-324, (2001).
  • [10] Gondal M.A., Fasasi T.A., Mekki A., Saleh T.A., Ilyas A.M., Qahtan T.F., Chang X., “Phase transformation and structural characterization studies of aluminum oxide (Al2O3) nanoparticles synthesized using an elegant pulsed laser ablation in liquids technique”, Nanoscience and Nanotechnology Letters, 8: 1-8, (2016).
  • [11] Oréfice R.L., Vasconcelos W.L., “Sol-gel transition and structural evolution on multicomponent gels derived from the alumina-silica system”, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 9: 239-249, (1997).
  • [12] Belskaya O.B., Danilova I.G., Kazakov M.O., Mironenko R.M., Lavrenov A.V., Likholobov V.A., “Infrared Spectroscopy-Materials Science, Engineering and Technology: FTIR Spectroscopy of Adsorbed Probe Molecules for Analyzing The Surface Properties of Supported Pt(Pd) Catalysts”, InTech Published, Croatian, (2012).
  • [13] Yang W., Dou X., Li Y., Mohan D., Pittman C.U., Ok Y.S., “Performance and mass transfer of aqueous fluoride removal by a magnetic alumina aerogel”, RSC Advances, 6(114): 112988-112999, (2016).
  • [14] Bassan P., “Light Scattering During Infrared Spectroscopic Measurements of Biomedical Samples”, Doktora Tezi, University of Manchester Faculty of Engineering and Physical Sciences, (2011).
  • [15] Bono Jr. M.S., Anderson A.M., Carroll M.K., “Alumina aerogels prepared via rapid supercritical extraction”, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 53: 216-226, (2010).
  • [16] He F., Sui C., He X., Li M., “Facile synthesis of strong alumina-cellulose aerogels by a freeze-drying method”, Materials Letters, 152: 9-12, (2015).
  • [17] Tok A.I.Y., Boey F.Y.C., Zhao X.L., “Novel synthesis of Al2O3 nano-particles by flame spray pyrolysis”, Journal of Materials Processing Technology, 178: 270-273, (2006).
There are 17 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Research Article
Authors

Dilek Cantürk Öz This is me 0000-0002-1407-5631

Nihan Kaya 0000-0001-8676-6768

Publication Date September 1, 2020
Submission Date September 3, 2018
Published in Issue Year 2020 Volume: 23 Issue: 3

Cite

APA Cantürk Öz, D., & Kaya, N. (2020). Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi. Politeknik Dergisi, 23(3), 657-669. https://doi.org/10.2339/politeknik.456871
AMA Cantürk Öz D, Kaya N. Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi. Politeknik Dergisi. September 2020;23(3):657-669. doi:10.2339/politeknik.456871
Chicago Cantürk Öz, Dilek, and Nihan Kaya. “Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal Ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi”. Politeknik Dergisi 23, no. 3 (September 2020): 657-69. https://doi.org/10.2339/politeknik.456871.
EndNote Cantürk Öz D, Kaya N (September 1, 2020) Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi. Politeknik Dergisi 23 3 657–669.
IEEE D. Cantürk Öz and N. Kaya, “Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi”, Politeknik Dergisi, vol. 23, no. 3, pp. 657–669, 2020, doi: 10.2339/politeknik.456871.
ISNAD Cantürk Öz, Dilek - Kaya, Nihan. “Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal Ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi”. Politeknik Dergisi 23/3 (September 2020), 657-669. https://doi.org/10.2339/politeknik.456871.
JAMA Cantürk Öz D, Kaya N. Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi. Politeknik Dergisi. 2020;23:657–669.
MLA Cantürk Öz, Dilek and Nihan Kaya. “Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal Ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi”. Politeknik Dergisi, vol. 23, no. 3, 2020, pp. 657-69, doi:10.2339/politeknik.456871.
Vancouver Cantürk Öz D, Kaya N. Sol-Jel Yöntemiyle Üretilen Alümina Alkojelin Fizikokimyasal ve Yapısal Özellikleri Üzerine Kurutma Türünün Etkisi. Politeknik Dergisi. 2020;23(3):657-69.