İklim Değişikliği ile Mücadele Amacıyla Süperkritik Akışkan Destekli Bimetalik MOF Yapıların Sentezi ve Karbondioksit Adsorpsiyon Performanslarının Belirlenmesi
Öz
Metal Organik Kafes yapılar (MOF’lar), metal iyonları ve organik ligandlardan oluşan kristal yapılar olup geniş yüzey alanı ve kimyasal kararlılıklarıyla bilinmektedir. İki metal ve bir organik ligand ile sentezlendiklerinde ise bimetalik MOF yapılar (BMOF’lar) oluşmakta ve bu yapılar sinerjik etkiler sayesinde yüksek yüzey alanı, yüksek kimyasal ve termal stabilite gibi önemli özellikler kazanmaktadırlar. Bu çalışmada, amin-fonksiyonelleştirilmiş Ni/Co BMOF yapıları hem geleneksel solvotermal hem de süperkritik CO₂ destekli yöntemler kullanılarak sentez işlemleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen malzemeler; morfolojilerinin incelenmesi için taramalı elektron mikroskobu (SEM), kristal yapılarının belirlenmesi için X-ışını kırınımı (XRD) ve yüzey alanı ile gözenekliliklerinin ölçülmesi için BET analizi ile karakterize edilmiştir. Ayrıca 0 °C ve 25 °C sıcaklıklarda CO2 adsorpsiyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Süperkritik CO₂ yöntemiyle elde edilen malzemelerin solvotermal yönteme göre daha düzenli morfolojiye, daha yüksek kristalliğe ve belirgin şekilde iyileştirilmiş yüzey özelliklerine sahip olduğunu göstermiştir. Süperkritik yöntemle sentezlenen BMOF yapısının 885,37 m²/g yüzey alanı, 2,02 cm³/g gözenek hacmi ve 25 °C’de 6,99 mmol/g CO₂ adsorpsiyon kapasitesi sergilerken, solvotermal yöntemle sentezlenen BMOF yapının sırasıyla 397,62 m²/g, 1,14 cm³/g ve 2,63 mmol/g değerleri göstermiştir. Bu bulgular, süperkritik sentez yönteminin BMOF yapıların özelliklerini geliştirmede üstün performans sunduğu ve iklim değişikliği ile mücadelede süperkritik sentez yöntemiyle sentezlenen BMOF yapıların iyi bir karbondioksit tutucu olduğunu göstermektedir.
Anahtar Kelimeler
Destekleyen Kurum
TÜBİTAK
Proje Numarası
124C073
Etik Beyan
Yazarlar, bu çalışmanın hazırlanması ve yayımlanması sürecinde tüm araştırma ve yayın etiği ilkelerine uyulduğunu beyan eder. Çalışmada herhangi bir insan ya da hayvan deneyi yapılmamış olup etik kurul onayı gerektirmemektedir. Yazarların herhangi bir kişi veya kurumla çıkar çatışması bulunmamaktadır. Araştırma, [varsa proje veya kurum desteği burada belirtilir] tarafından desteklenmiş olup, destekleyici kurumun araştırmanın yürütülmesi, sonuçlandırılması veya yayımlanması üzerinde herhangi bir etkisi olmamıştır. Tüm yazarlar çalışmaya bilimsel katkıda bulunmuş, makaleyi inceleyip onaylamıştır.
Teşekkür
Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 124C073 numaralı proje ile desteklenmektedir. Projeye verdiği destekten ötürü TÜBİTAK’a teşekkür ederim.
Supercritical Fluid-Assisted Synthesis of Bimetallic MOFs and Characterization of Their CO₂ Adsorption Performance for Climate Change Mitigation
Öz
Metal organic framework (MOF) structures are crystalline materials composed of metal ions and organic ligands, known for their large surface area and chemical stability. When synthesized from two metals and a single organic ligand, bimetallic MOF (BMOF) structures are formed, which exhibit significant properties such as high surface area and enhanced chemical and thermal stability due to synergistic effects. In this study, amine-functionalized Ni/Co BMOF structures were synthesized using both conventional solvothermal and supercritical CO₂-assisted methods. The resulting materials were characterized by scanning electron microscopy (SEM) for morphology, X-ray diffraction (XRD) for crystal structure, and BET analysis for surface area and porosity. Additionally, CO₂ adsorption experiments were conducted at 0 °C and 25 °C. The results indicated that BMOF materials synthesized via the supercritical CO₂ method exhibited more uniform morphology, higher crystallinity, and significantly improved textural properties compared to those obtained by the solvothermal method. The BMOF synthesized under supercritical conditions demonstrated a surface area of 885,37 m²/g, a pore volume of 2,02 cm³/g, and a CO₂ adsorption capacity of 6,99 mmol/g at 25 °C, whereas the solvothermally synthesized BMOF exhibited values of 397,62 m²/g, 1,14 cm³/g, and 2,63 mmol/g, respectively. These findings highlight the superior performance of the supercritical synthesis method in enhancing the properties of BMOF structures and demonstrate that BMOFs synthesized via this route serve as effective carbon dioxide adsorbents for climate change mitigation.
Anahtar Kelimeler
Destekleyen Kurum
Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUBITAK)
Proje Numarası
124C073
Etik Beyan
The authors declare that all procedures followed in the preparation and publication of this study comply with the principles of research and publication ethics. No human or animal experiments were conducted, and therefore ethical approval was not required. The authors have no conflicts of interest to disclose. This research was supported by [insert funding agency/project number if applicable], which had no influence on the design, execution, analysis, or reporting of the study. All authors made significant scientific contributions to the work, have reviewed the final version of the manuscript, and approved its submission.
Teşekkür
This study was supported by the Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUBITAK) under Grant Numbers 124C073. Utku Bulut Simsek (Author) thanks the TUBITAK for their support.