Multi kuarterner amonyum tuzları ile kristal gelişimi sınırlandırılmış mezoporöz zeolitlerin sentezi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: VOLKAN ŞAHİN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ABDULKERİM KARABAKAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Zeolit gibi mikrogözenekli alümino-silikatlar ve mezogözenekli malzemeler moleküler elek özellikleri ve katalitik aktiviteleri sayesinde birçok bilimsel ve endüstriyel alanda çalışma konusu olmuşlardır. Zeolitlerin kristalin ve mikrogözenekli yapısına, mezogözenekların eklenmesi bu tür malzemelerin katalitik aktivitesini ve kullanım alanlarını artırmaktadır. Kristal örgünün üç boyutta serbest gelişimi ise katalitik reaksiyonlarında difüzyon sınırlaması oluşturan, derin ve karmaşık kanal yapılarının oluşmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada, bu sınırlamanın giderilmesi amacıyla, kristaller arası düzenliliğinde mezogözeneklar taşıyan, kristal gelişimi belirli doğrultularda sınırlandırılarak bu doğrultulardaki mikrogözenek derinliği kristalin birim hücre boyutlarına indirilmiş nano kristallerin elde edilmesi amaçlanmıştır. Son yıllarda kuaterner amonyum grubu taşıyan yüzey aktif malzemelerin, yeni mikro/mezogözenekli malzemelerin sentezinde yapı yönlendirici reaktantlar olarak kullanışlı özellikleri dikkat çekmiştir. Sulu çözelti ortamında, bu tip yüzey aktif malzemelerin kendiliğinden oluşan misel yapı düzenlenmesi, ortama katılan alümino-silikat reaktantlardan meydana gelecek örgü yapısı için bir şablon görevi görebilmektedir. Bu çalışmada öncelikle, amonyum merkezleri arasında dört veya altı karbon zinciri taşıyan, yeni tetra-kuaterner yüzey aktif bileşikler sentezlenmiştir. Bu yüzey aktif bileşiklerin hidrofilik kısımları ile alumino-silikat reaktantların bazik ortamdaki supramoleküler etkileşimlerini içeren birinci mezo yapı olan misel yapının, bozuk hegzagonal istiflenmede olduğu görülmüştür. HR-TEM analizleri ile, hegzagonal yapının duvarlarını oluşturan alumino-silikat reaktantların hidrotermal reaksiyon süresince, ilk önce termal olarak karasız, mordenit benzeri bir örgü yapısı içeren tabakasal ikinci mezo yapıya dönüştüğü ve bu fazın kararlı zeolit kristal örgüsüne aynı ortamda dönüştüğü ilk defa gözlemlenmiştir. 4-5 nm (2-2.5 birim hücre) tabaka kalınlığındaki nano çubuklar şeklinde olan mikrogözenekli zeolitin toz-XRD analizleri ile MFI benzeri örgü yapısında olduğu anlaşılmıştır. 2D (iki boyutlu) yapıda gelişmiş zeolit için, bütün eksenlerdeki kristaliniteyi gösteren XRD difraktogramı elde edilebilmiştir. Zeolit nano çubukların gelişi güzel düzenlenmesiyle oluşan nano globular yapılar, kendiliğinden sütunlu doğaya sahip olup, yüksek dış yüzey alanı sağlayan, 4-5 nm genişliğinde mezogözeneklar içermektedir. İlk defa gözlemlenen tabakasal düzenlilikteki geçiş fazının, mordenit benzeri karasız bir örgü yapısına sahip olduğuna, HR-TEM, toz-XRD, SAXS ve BET analizi yöntemlerinin kombinasyonuyla karar verilmiştir. Elde edilen polikristalin düzenlenmedeki zeolitlerin SEM mikrograflarıyla gösterilen morfolojik yapısı, literatürde bulunmamaktadır. Anahtar Kelimeler: Zeolitler, düzenli mezogözenekli malzemeler, kuaterner amonyum yüzeyaktif bileşikleri, iki boyutlu (2D) kristaller.