Theses supervised by Prof. Dr. Bilgehan Güzel
23 theses · Çukurova University
Kiral binaftil Schiff-bazı ligand ve metal komplekslerinin sentezi, süperkritik karbondioksit çözücü ortamında alken epoksidasyonunda kullanımlarının incelenmesi
Bu çalışmada; salisilaldehit ve türevleri ile 2,2'-diamino-1,1'-binaftil kondenzasyonundan Schiff bazı türevi ligandlar sentezlenmiştir. Sentez ürünlerinin süperkritik karbondioksitteki çözünürlüğünü arttırmak amacıyla 2,2'-diamino-1,1'-binaftil halkasının 6,6' pozisyonuna uzun zincirli ve fazlaca flor içeren Rf grupları takılmıştır. Perfloro alkil grupları scCO2 çözünürlüğü arttırmanın yanı sıra sentezlenen ligandlara orijinal nitelik de kazandırmıştır. Sentezlenen florlu ligandların yanı sıra 2,2'-diamino-1,1'-binaftil grubu ile flor takılmaksızın Schiff bazları oluşturulmuş ve bu ligandlar florlu türevleriyle çözünürlük ve katalitik etkinliklerinin karşılaştırılması amacıyla kullanılmıştır. Sentezlenen ligandların Mn(III) kompleksleri hazırlanarak, ligand ve komplekslerin yapıları FT-IR, 1H, 19F NMR, elementel analiz ve kütle gibi spektroskopik tekniklerle aydınlatılatılmış olup, scCO2 içerisinde çözünürlükleri 40oC sıcaklık ve 2250 psi basınçta belirlenmiştir.Komplekslerin katalitik etkinlikleri hem organik çözücü içerisinde hem de süperkritik karbondioksit içerisinde stirenin enantiyoseçici epoksidasyon reaksiyonunda katalizör görevinde kullanılarak belirlenmiştir. Katalitik etkinliğin belirlenmesi amacıyla yapılan çalışmalarda sentezlenen katalizörlerin enantiyoseçiciliğe etkisi; reaksiyon süresi, katalizör/substrat oranı, farklı oksidant ve çözücüler, sıcaklık, sübstituentlerin varlığı ve pozisyonu gibi parametreler ışığında incelenmiştir.
Doğal ve sentetik elyafların süperkritik karbondioksit ortamında boyanması
Çalışma kapsamında, ticari olarak yaygın kullanılan elyaf türlerininsüperkritik karbondioksit ortamında boyanabilirliği araştırılmış ve scCO2 yöntemi ilegeleneksel boyama yönteminin avantaj ve dezavantajları karşılaştırılmıştır. ScCO2çözücü ve su içerisinde çeşitli denemeler gerçekleştirilmiştir. Denemelermordanlanmış yün elyafının doğal boyarmaddelerle ve florlu grup içeren shiff-bazıligandı olan bir boyarmaddeyle, çoklu elyaf cinsi içeren kumaşın dispers boyalarlaboyanmasını kapsamaktadır. Süperkritik karbondioksit boyama çalışmalarındascCO2'in koşulları basınç 2000-2500 psi ve sıcaklık 80-100oC'dir. ScCO2 içerisindehidrofilik boyarmaddelerin çözünmeme problemi nedeniyle bu probleme yeni birçözüm önerisi olan mikroemülsiyon tekniği yardımıyla doğal boyarmaddelerinçözünebilirliği araştırılmıştır.
Vic-dioxim türevi metal kompleks sentezleri ve karbon nanotüp üzerinde metalik depozisyon işleminde kullanılabilirliklerinin araştırılması
Bu çalışmada, karbon nanotüp destekli metal nanopartikül oluşturma işleminde sentezlenen oksim komplekslerinin öncül olarak kullanılabilirlikleri araştırılmış ve benzer çalışmalar incelendiğinde oksim komplekslerinin bu alanda kullanımına rastlanmamıştır. Çalışma kapsamında, öncül olarak kullanılan anti-(4-trifloro metilaniline)glioksim, anti-(4-perflorooktilanilin)glioksim ligandları ile mevcut olan 1,2-siklohekzandiondioksim ve dimetilglioksim ligandlarının Cu(OAc)2.H2O ile tepkimeleri sonucu Cu(II) kompleksleri sentezlenmiştir. Sentezlenen ligandların ve metal komplekslerin yapıları 1H-NMR, 13C-NMR ve FT-IR spektrumları alınarak aydınlatılmıştır. Elde edilen kompleksler ile karbon nanotüp üzerine metalik nanopartikül depozisyon işlemi gerçekleştirilmiş ve karakterizasyon işlemi XRD ile yapılmıştır. Sonuç olarak, öncüllerden flor içerenler ile depozisyon işleminde başarılı sonuçlar alınırken dimetilglioksim ve siklohekzandiondioksim ligandlarıyla hazırlanan öncüllerden olumlu sonuç alınamamıştır.
Fosfin türevi ligand ve metal komplekslerinin hazırlanışı, mikroemülsiyon tekniği kullanılarak stiren hidrojenasyonunda katalitik etkinliğinin incelenmesi
Bu tez kapsamında, scCO2 ortamında çözünmediği bilinen fosfin türevi ligandlar sülfolanarak suda çözünür hale getirildi ve rodyumlu metal kompleksleri sentezlendi. Sentezlenen ligand ve katalizörlerin yapıları FT-IR, 1H, ve 31P NMR gibi spektroskopik yöntemler ile karakterize edildi. Katalizörlerin çözünürlükleri 70oC sıcaklık ve 2700 psi CO2 basıncında incelendi. Katalizörlerin süperkritik karbondioksit çözücü ortamında katalitik etkinlikleri model bileşik olarak seçilen stirenin hidrojenasyonu üzerinden mikroemülsiyon tekniği kullanılarak incelendi. Hidrojenasyon reaksiyonları farklı sıcaklık ve farklı basınç değerlerinde incelendi ve en iyi dönüşümün 80 oC ve 150 psi H2 ve 4000 psi (PCO2+PH2) toplam basıncında olduğu gözlemlenmiştir.
Manyetik nanopartikül destekli katalizör sentezi
Bu çalışmada, reaksiyon ortamlarından kolay ayırabilme amacıyla manyetik demir oksit üzerine desteklenmiş Schiff bazı ligantlarının Pd ve Mn kompleksleri sentezlenmiştir. Bu amaçla ilk aşamada Fe3O4 silikat ile kaplanmış, sonrasında silikat üzerine 3(2-aminoetilamin)propil-tri metoksisilan bağlanmıştır. Fe3O4 destekli silanın amin grubunun 2 asetil piridin ile kondenzasyonu sonucu elde edilen manyetik Fe3O4 destekli Schiff bazının Pd kompleksi hazırlanmıştır. Mn kompleksinin hazırlanmasında ise 3(aminoetil amin)propiltrimetoksi silan ile 2-hidroksi naftaldehit mangan asetat eşliğinde kalıp etkiden yararlanılarak sentezlenmiştir. Sentezlenen bu bileşik silikat kaplı Fe3O4?e bağlanarak Fe3O4 destekli Schiff bazı Mn kompleksi oluşturulmuştur. Sentezlenen bileşik ve ara ürünlerin yapıları FT-IR, XRD ve SEM analiz yöntemleri ile aydınlatılmıştır. Sentezlenen Pd kompleksinin katalitik etkinliği Suzuki tepkimesinde, Mn kompleksinin ise epoksidasyon tepkimesi üzerinde belirlenmiştir. Manyetik nano tanecik üzerine destekli katalizörler reaksiyon sonrası mıknatısla sabitlenerek dekantasyon yoluyla kolaylıkla reaksiyon ortamından ayrılmıştır.
Manyetik nanopartiküller üzerine desteklenmiş schiff bazı türevi metal komplekslerinin sentezleri ve katalitik etkinliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada manyetik nanopartiküllerle ve çeşitli schiff bazları ile yeni geri dönüştürülebilir Mn metal kompleksi sentezlenmiştir. Bu amaçla ilk olarak Fe3O4 mayetik nanopartikülleri sentezlenmiştir. Daha sonra dopamine hidroklorür ile katı destek sentezlenmiştir. Ardından schiff bazları ile ligantlar sentezlendi. Son olarak Mn(II)asetat ile Mn metal kompleksleri sentezlendi. Sentezlenen katalizörler FT-IR (fourier transformer ınfrared spectroscopy) ve X-Ray diffraction cihazları ile karakterize edildi. Sentezlenen bu manyetik nano katalizörler epoksidasyon reaksiyonu için kullanıldı. Bu yeni manyetik nano katalizörlerin, homojen katalizörler gibi yüksek aktiviteye ve seçiciliğe sahip olduğu gözlendi. Buna ek olarak reaksiyon ortamında dağıldığı ve reaksiyon sonrasında da kolayca ayrılabildiği gözlendi.
Yeni florlu vic-dioksim türevi metal komplekslerin sentezi ve süperkritik karbondioksit çözücü ortamında depozisyon işlemlerinde kullanılabilirliklerinin incelenmesi
Tez kapsamında süperkritik karbondioksit çözücü ortamında yapılan depozisyon işlemlerinde kullanılabilir nitelikte vic-dioksim türevi metal kompleksleri (öncül) sentezlenmiş, yapıları aydınlatılmış, süperkritik karbondioksit ortamında silikajel ve ?-alümina üzerine depozisyon işleminde kullanılabilirliği denenmiştir. Bu amaçla anilin türevleri ile anti-monokloro glioksimin ile vic-dioksim ligandları ve bu ligandların Pd(II), Cu(II) kompleksleri sentezlenmiştir. Ligand sentezinde süperkritik karbondioksitte çözünürlüğü arttırmak amacıyla uzun zincirli anilin türevleri seçilmiştir. Bu metal öncüllerin süperkritik çözücü ortamındaki çözünme miktarları belirlenmiştir. Sentezlenen bileşiklerin yapıları FT-IR, 1H,19F NMR, elementel analiz, manyetik süsseptibilite ve UV-Vis ile aydınlatılmıştır. Elde edilen metal kompleksleri scCO2 ortamında katı destek üzerine metal depozisyonunda öncül olarak kullanılmış olup nano boyutta metal katalizörler elde edilmiştir. Elde edilen katalizörlerin boyutları TEM ve XRD ile analiz edilmiştir. Buna göre Pd taneciklerinin boyutu 2-16nm ve Cu taneciklerinin boyutu 3-20nm arasında değişmektedir. Bu katalizörlerin olefinlerin hidrojenasyon reaksiyonundaki katalitik aktiviteleri belirlenmiş ve bu amaçla GC kullanılmıştır.
İminofosfin paladyum(II) komplekslerinin sentezi, karakterizasyonu, Heck ve Suzuki eşleşme reaksiyonlarında katalitik etkinliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, fosfor ve azot dönor atomları içeren iminofosfin yapısında (2-(difenilfosfino)benziliden)-2-(triflorometil)anilin (L1), (2-(difenilfosfino)benziliden) -3-(triflorometil)anilin (L2), (2-(difenilfosfino)benziliden)-2-(metil)anilin (L3) ve (2-(difenilfosfino)benziliden)-3-(metil)anilin (L4) ligandları sentezlenerek Pd(COD)Cl2 ile reaksiyonları sonucu paladyum(II) kompleksleri elde edilmiştir. Sentezlerin her aşamasında elde edilen bileşiklerin yapıları FT-IR, 1H, 13C, 31P ve 19F NMR gibi tekniklerle aydınlatılmıştır. Paladyum(II) komplekslerinin katalitik etkinlikleri C-C eşleşme reaksiyonları olarak bilinen Heck ve Suzuki eşleşme reaksiyonlarında incelenmiştir. Bu amaçla ilk olarak, kompleksler; bromobenzen ve stiren arasındaki Heck eşleşme reaksiyonunda, farklı bazlar (K2CO3, Et3N, NaOAc) ve farklı çözücüler (toluene, DMF, 1,4-dioksan) kullanılarak değişik sıcaklıklarda (80, 100, 120 ve 140 °C) test edilmişlerdir. Uygun baz (K2CO3), çözücü (1,4-dioksan) ve sıcaklık belirlendikten sonra ise 8 farklı aril bromür (aktive veya deaktive edilmiş) ve 14 farklı olefinin reaksiyonunda komplekslerin katalitik etkinlikleri incelenmiştir. Bromobenzen ve fenilboronik asit arasındaki Suzuki eşleşme reaksiyonunda ise kompleksler farklı bazlar (K2CO3, Et3N, Na2CO3) ve farklı çözücüler (toluen, DMF, 1,4-dioksan) varlığında oda sıcaklığında (25 °C) test edilmişlerdir. Optimum koşullar belirlendikten sonra 18 farklı aril halojenür (aktive veya deaktive edilmiş) ile 3 farklı arilboronik asitin reaksiyonunda komplekslerin katalitik etkinlikleri incelenmiştir. Katalitik etkinlikler arilhalojenüre göre ürün dönüşüm yüzdesi şeklinde gaz kromatografisi cihazı (GC) kullanılarak belirlenmiştir.
Dioksim türevi metal komplekslerin depozisyon işlemlerinde öncül olarak kullanılabilirliklerinin incelenmesi
Tez kapsamında anti-dikloro glioksimden çıkılarak fazlaca flor içeren yeni vic-dioksim ligandları ve bu ligandların Pd(II), Cu(II) kompleksleri sentezlenmiş ve yapıları aydınlatılmıştır. Bu komplekslerin, aktif karbon üzerinde metalik nanotanecik oluşturmada, impregnasyon ve depozisyon-çöktürme gibi iki farklı yöntemde öncül olarak kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Sentezlenen bileşiklerin yapıları FT-IR, 1H NMR, elementel analiz, manyetik suseptibilite gibi yöntemlerle aydınlatılmıştır. Sentezlenen metal kompleksler aktif karbon üzerine metal depozisyonunda öncül olarak kullanılmış ve nano-boyutta metal katalizörler elde edilmiştir. Elde edilen katalizörlerin boyutları SEM-EDX ve XRD ile analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, depozisyon-çöktürme yöntemi kullanılarak daha küçük boyuta ve daha iyi dağılıma sahip nanotanecikler elde edilmiştir. Aktif karbon üzerinde oluşturulan Pd taneciklerinin boyutları 2-20 nm ve Cu taneciklerinin boyutları 20-30 nm arasında olduğu belirlenmiştir. Oluşturulan aktif karbon desktekli nano-boyuttaki katalizörlerin katalitik etkinlikleri stirenin hidrojenasyon tepkimesi üzerinde incelenmiş ve dönüşüm oranları gaz kromotografisi (GC) ile belirlenmiştir.
Synthesis and characterization of novel precursors for the deposition of nanoparticle metals on multi-walled carbon nanotubes in supercritical carbon dioxide
Pd(II), W(VI) and Ni(II) metal complexes with ligands derived from fluorous Schiff bases and oximes were synthesized in order to determine their use as precursors in the deposition of metal nanoparticles. Their structures were determined as well as their use in deposition onto multi-walled carbon nanotubes in scCO2. The Schiff base ligands were made by reacting various aniline derivatives with aldehydes. The oxime derivatives were synthesized by reacting various diones with hydroxyl ammonium hydrochloride. In order to increase the solubility of the complexes in scCO2, all of the ligands were synthesized with fluorine, some with long fluorous chains. All ligands were characterized by FT-IR and 1H NMR. The complexes were also characterized via FT-IR and 1H NMR. The metal complexes were qualitatively determined to be soluble in supercritical medium. The synthesized metal complexes were used as precursors for the deposition of the metals onto multiwalled carbon nanotubes, resulting in the synthesis of nano-sized metal catalysts. The synthesized nanocatalyst composites were analyzed by SEM and XRD. The Pd particles ranged from 3.8-13.8nm, the Ni nanoparticles ranged from 1.9-4.0nm, and the W nanoparticles were 0.9-3.0nm.
Β-diketonat türevi yeni metal kompleks sentezleri, bu komplekslerden, süperkritik karbondioksit içerisinde çok duvarlı karbon nanotüp destekli metal nanotanecik hazırlanması ve katalitik etkinliklerinin incelenmesi
Bu tez kapsamında, β-diketonat gibi daha önce kullanıldığı bilinen komplekslerin yeni türevlerinin metal kompleksleri sentezlenerek öncül olarak kullanımları incelenmiştir. Literatürlerde nanotüp üzerinde oluşturulacak nano partiküllerin dağılımlarının düzgünlüğünde öncüllerin rol oynadığı, ancak bu konuda yapılan çalışmaların yetersiz olduğu bildirilmektedir. Bu amaçla projenin ilk aşamasında β-diketonat türevi ligantlar ve bu ligantların bakır (I), (II), paladyum (II), rodyum (I) kompleksleri sentezlenerek FT-IR, 1H, 13C ve 19F NMR, gibi spektroskopik yöntemler ile elementel analiz verilerinden yararlanılarak yapıları aydınlatılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında sentezlenen komplekslerin süperkritik karbondioksitte çözünürlükleri 90oC sıcaklık ve 2200 psi basınçta incelenmiştir. Sentezlenen öncüllerin karbon nanotüp üzerinde metalik nanopartikül oluşturmada kullanılabilirlikleri, süperkritik karbondioksit çözücü ortamında hidrojen ile indirgeme yönteminden yararlanılarak gerçekleştirilmiştir. Metal nano partikül biriktirilmiş çok duvarlı karbon nano tüplerin yüzeyleri, X-ışınları kırınımı(XRD), transmisyon elektron mikroskopu (TEM) ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile incelenmiştir. Projenin son aşamasında elde edilen nanotüp destekli metal katalizörlerin etkinlikleri, model bileşik olarak seçilen stirenin hidrojenasyon tepkimesi üzerinden denenmiştir. Denemeler 90oC sıcaklık, 2200 psi basınç ve 20, 40, 60, 90,120,150 dk. reaksiyon sürelerinde gerçekleştirilmiştir. Dönüşüm oranları gaz kromotografisi (GC) ile belirlenmiştir.
Preparation of SBA-15 supported metallic nanoparticles in scCO2 using schiff base derivative precursors and usability as catalyst in Suzuki-Miyaura reactions
In this thesis, a novel Schiff base derivatives ligands and their palladium complexes have been synthesized and characterized via spectral (FT-IR, 1H NMR, 13C NMR) techniques. Single crystal X-ray diffraction spectroscopy has been used to determine the structure of suitable crystals. The synthesized complexes used as precursor to preparation of metallic nanoparticles on support material. Mesoporous silica derivative Santa Barbara Amorphous-15 (SBA-15) have been used as support material due to high surface area, high chemical and thermal stability. ICP-OES, XRD, TEM and FE-SEM have been used to characterize the morphology of SBA-15 supported metallic nanoparticles. The results have been showed that highly dispersed palladium nanoparticles obtained on SBA-15 with %2-%8 metal loading. The catalytic efficiency of obtained SBA-15 supported palladium nanoparticles have been tested over Suzuki- Miyaura reactions and the conversions monitored by gas chromatography (GC). The effect of electron-donating and electron-withdrawing group on aryl halides has been also investigated.
Çok duvarlı karbon nanotüp üzerinde schiff bazı türevi metal komplekslerin oluşturulması
Tez kapsamında amin bağlı çok duvarlı karbon nanotüplere (MW-CNT-NH2) salisil aldehit ve 2-hidroksi-4-metoksi benzaldehit bağlanarak çok duvarlı karbon nanotüp üzerinde Schiff bazları oluşturulmuştur. Oluşturulan Schiff bazlarının nikel ve palladyum kompleksleri hazırlanmıştır. Sentezlenen Schiff bazı ve metal komplekslerin karakterizasyonunda FTIR, elemental analiz, ICP, SEM, XRD gibi spektroskopik yöntemlerden yararlanılmıştır. Oluşturulan komplekslerin katalizör olarak kullanılabilirliği, Suzuki Miyaura karbon-karbon eşleşme (C-C) reaksiyonu üzerinde denenmiştir. Katalitik etkinlik çalışmalarında eşleşme reaksiyonu sonrası ürünler GC 'de incelenmiştir. 800C sıcaklık, K2CO3 bazı kullanılarak yapılan çalışmalarda nikel kompleksi %84 ve % 96 dönüşüm gösterirken, palladyum kompleksi ile % 99 dönüşüm elde edilmiştir.
Ni, Ru içeren tek ve çift çekirdekli metal komplekslerinin sentezlenmesi elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Tez kapsamında öncelikle aminometilfosfin türevi olan difenilfosfinoaminobütil bileşiğinin Ni(II) ve Ru(II) metal kompleksleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bu komplekslerin [4,4',6,6'-tetrakis(N,N-etilaminostiril)-[2,2']bipirimidin] ligandıyla tepkimesi sonucu heteroleptik yapıda tek ve çift çekirdekli Ni(II) ve Ru(II) metal kompleksleri elde edilmiştir. Sentezlenen bileşiklerin yapıları FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR, 31P-NMR gibi spektroskopik cihazlarla aydınlatılmış olup TG-DTA cihazıyla da komplekslerin termal kararlılıkları incelenmiştir. Komplekslerin daha sonraki çalışmalarda OLED, DSSC, güneş pilleri gibi sistemlerde kullanılabilmesi için floresans ve elektrokimyasal özellikleri incelenmiştir.
Süperkritik akışkan depozisyon tekniğinde kullanılabilir öncül sentezi ve öncüllerin partikül morfolojisine etkisi
Tez kapsamında süperkritik karbondioksit depozisyon tekniğinde kullanılabilir nitelikte yeni β-diketonat türevi ligand ve metal kompleksleri (öncül) hazırlanarak SBA-15 temelli silika üzerine Pd depozisyonunda kullanılmıştır. Bu amaçla asetilaseton bileşiği aktif metilen grubuna çeşitli zincir uzunluğuna sahip florlu ve florsuz alkil grupları bağlanmış ve elde edilen ligandların Pd(II) kompleksleri hazırlanmıştır. Sentezlenen ligand ve metal komplekslerin yapıları FT-IR, 1H,19F NMR, elementel analiz, kütle spektroskopisi, manyetik duyarlılık, UV-Vis gibi analitik yöntemlerle aydınlatılmıştır. Bu komplekslerin süperkritik CO2 depozisyonuna uygunluğunu araştırmak amacıyla deney şartlarındaki çözünürlükleri test edilerek TGA analizi ile kararlılığı incelenmiştir. Ardından sentezlenen öncüller kullanılarak süperkritik CO2 depozisyon tekniğiyle hidrojen gazı ile kimyasal indirgeme yöntemi yapılarak Pd/SBA-15 nanopartikülleri hazırlanmıştır. Oluşan metalik nanopartiküller HR-TEM, BET, XRD ve ICP-OES ile analiz edildiğine % 3.5-5.0 Pd içerdiği ve 10-20 nm boyutlarına sahip olduğu belirlenmiştir. Hazırlanan Pd/SBA-15 nanokatalizörleri Suzuki-Miyaura çapraz eşleşme tepkimelerinde katalitik etkinlikleri farklı çözücü ve sıcaklıklarda incelenmiştir.
Süperkritik depozisyon işleminde kullanılabilir oksim türevi yeni öncüllerin sentezi
Tez kapsamında süperkritik karbondioksit depozisyon tekniğinde kullanılabilir nitelikte yeni vic-oksim türevi ligand ve metal kompleksleri (öncül) hazırlanarak SBA-15 temelli silika üzerine Pd depozisyonunda kullanılmıştır. Bu amaçla oksim bileşiğine florlu anilin türevleri bağlanmış ve elde edilen ligandların Pd(II) kompleksleri hazırlanmıştır. Sentezlenen komplekslerin (öncül) scCO2 içerisindeki çözünürlükleri, farklı sıcaklık ve basınçlarda incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda ligant üzerindeki sübstitüe grupların elektronik, sterik etkilerinin çözünürlüğe etkisi incelenmiştir. Oksimlerde kararlı anti izomer ve antiye nazaran daha kararsız olan amphi izomerin depozisyon üzerine etkisi tartışılmıştır. Sentezlenen ligand ve metal komplekslerin yapıları FT-IR, 1H,19F NMR, elementel analiz, kütle spektroskopisi, manyetik duyarlılık, UV-Vis gibi analitik yöntemlerle aydınlatılmıştır. Pd yüklenmiş silika üzerindeki % Pd miktarlarının belirlenmesinde ICP-OES, oluşturulan nanotaneciklerinin boyutları ve boyut dağılımı ile metallerin hangi formlarda bulunduğu X-ışınları kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskopu (SEM–EDX) ve transmisyon elektron mikroskopu (TEM) ile incelenmiştir. Tezin son aşamasında elde edilen silika destekli metalik nano partiküllerin katalitik etkinlikleri, Suzuki-Miyaura reaksiyonunda bromobenzen ve fenilboronik asitin tepkimesi üzerinden gerçekleştirilmiş, dönüşüm oranları gaz kromatografi (GC) cihazı ile analiz edilmiştir. Elde edilen veriler incelendiğinde, anti-vic-dioksimlerin komplekslerinden hazırlanan katalizörlerin dönüşüm verimlerinin amfi-formlarından elde edilen katalizörlere oranla daha iyi olduğu sonucuna varılmıştır.Katalizör verimleri 5 saatte %60-100 arasında olduğu tespit edilmiştir.
Demir-çelik endüstrisindeki katı atıklardan çinko'nun uzaklaştırılması
Entegre çelik üretim tesislerinde üretim sırasında yüksek fırın cürufu, çelikhane cürufu, yüksek fırın çamuru, çelikhane çamuru, desilatör, yüksek fırın baca tozu, çelikhane tozu, pota fırın ve kimyasal ısıtma tesisi tozları, kireç fabrikası filtre tozu, kimyasal arıtma çamuru, servis suyu arıtma çamuru, tufal, demir oksit, sinter fabrikası elektro filtre tozu gibi katı atık çıkmaktadır. Bu atıkların bir kısmı bazı işlemlerden geçirilerek piyasaya sunulmakta diğerleri isi işletmelerin belirli noktalarında depolanmaktadır. Katı atıklar içinde en çok çıkan ancak buna rağmen en kolay satış imkânı bulunan atık, yüksek fırın cürufudur. İkinci sırada gelen çelikhane cürufu da kısmen sinter fabrikasında kullanılarak geri kazanılmaktadır. Bu cürufun geri kalan bölümünün değerlendirilmesi için çalışmalar sürdürülmektedir. Cürufların dışında entegre çelik üretiminde ortaya çıkan ve kitlesel olarak büyük hacimler kaplayan atıklar; üretim tesislerinden çıkan gazların temizlenmesi sırasında tutulan kuru tozlar, yaş çamurlar ile su arıtma tesislerinden çıkan yağlı tufal ve çamurlardır. Bunların çoğu yaklaşık % 50 demir içeren değerli atık malzemeler sınıfına girmekle birlikte çinko ve alkali içeriklerinden dolayı yüksek fırın refrakterlerine zarar verdiklerinden, ayrıca çok ince taneli olduklarından ve bir kısmının da yağ oranı yüksek olduğundan geri kazanımları sorunludur. Bu tez çalışması kapmasında literatürde olmayan çinkonun kuvvetli bazik ortamda çözünürlüğünden yararlanarak çelikhane çamurunda bulunan çinko % 86 oranında uzaklaştırılmıştır. Tez kapsamında yapılan çalışmalarda sıcaklık, tane büyüklüğü ve potasyum hidroksit konsantrasyonu gibi parametrelerin çinko uzaklaştırma işlemi üzerine etkileri incelenmiştir. Uzaklaştırılan çinkonun miktarı indüktif eşleşmiş plazma-optik emisyon spektrometresi (ICP-OES) yönteminden yararlanılmıştır.
Süperkritik depozisyon yöntemi ile mwcnt (çok duvarlı karbon nanotüp) ve cnw (karbon nanoduvar) destekli pdhx nanopartiküllerinin hazırlanması; Katalitik, manyetik ve hidrojen depolama özelliklerinin incelenmesi
Tez çalışması kapsamında, süperkritik karbondioksit depozisyon yönteminde kullanılmak üzere vic-dioksim türevi ligand ile Pd(II) kompleksi sentezlenerek, 2 farklı sıcaklıkta (70 ve 90 ℃'de), 3 farklı toplam basınçta (3000, 3500 ve 4000 psi) ve 4 farklı H2 basınçları (100,150, 200 ve 250 psi) altında CNW ve MWCNT destek malzemeleri yüzeyine Pd/PdHx nanopartikülleri depozit edilmiştir. Sentezlenen vic-dioksim türevi Pd(II) komplekslerinin FT-IR, 1H, 19F NMR ve elementel analiz cihazları ile yapıları aydınlatılmıştır. Hazırlanan Pd/PdHx -CNW ve Pd/PdHx-MWCNT nanokatalizörleri HR-TEM, BET, XRD, PPMS ve ICP-OES ile analizleri yapılmış olup, bu analizler sonucunda amaçlandığı gibi homojen ve heterojen katalizörlerin üstünlüklerini bir arada bulunduran nano boyutta katalizörlerin elde edildiği belirlenmiştir. Süperkritik karbondioksit depozisyon yönteminde daha önce destek malzemesi olarak CNW kullanılmaması ve ScCO2 yönteminde PdHx oluşumuna ilişkin çalışmaya rastlanılmaması çalışmamızı da özgün kılmaktadır. Ayrıca elde edilen nanokatalizörlerin katalitik aktiviteleri de Suzuki-Miyaura C-C eşleşmesi tepkimesi ile belirlenmiştir.
Çok duvarlı karbon nanotüp ve karbon nano duvar ile güçlendirilmiş fenolik köpüklerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Bu çalışmada, inşaat sektöründe izolasyon amacıyla kullanılan ancak mekanik özelliklerinin zayıf olası nedeniyle kullanımı sınırlı olan fenolik köpüklerin, farklı katkı maddeleriyle modifiye edilerek mekanik özellikleri geliştirilmiş ve kompozit yapıda izolasyon malzemesi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, fiziksel mukavemeti arttırmak amacıyla karbon nano duvar ve çok duvarlı karbon nanotüpün farklı oranlarda karışımları kullanılarak hazırlanan kompozit fenolik köpüklerde katkıların fiziksel dayanım üzerine etkileri incelenmiştir. Çalışmada fenol ve formaldehit fenolik köpüğün oluşturulmasında, katalizör, sertleştirici ajan, şişirici ajan ve yüzey aktif madde olarak sırasıyla fenol sülfonik asit, n-pentan n-heksan ve Castor oil ana malzemeler olarak kullanılmıştır. Fenolik köpük üretiminde güçlendirici katkı malzemesi olarak karbon nano duvar ve çok duvarlı karbon nano tüp kullanılmış olup, katkılama reçineye sentez sırasında ve sonrasında eklenerek proses farkı incelenmiştir. Geliştirilen kompozit ürünün yüzey morfolojisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiş, elde edilen görüntülerin hücre duvar kalınlığının 47,38 µm açık gözenekli yapılarında bulunduğu kapalı gözenekli yapıların çoğunlukta olduğunu ve katkı maddelerinin homojen şekilde dağıldığı görülmüştür. Ayrıca karbon nano duvar ve çok duvarlı karbon nanotüp ile katkılanmış fenolik köpük ve katkılanmamış fenolik köpüğün mukavemet özellikleri kıyaslandığında, katkılı fenolik köpüğün (PF) basma-çekme değerlerinde artış olduğu görülmüştür. Köpük üretiminde fenolik reçine ve polieter polyol asit katalizli ortamda karıştırılarak hazırlanmıştır. Çalışmalar sonucunda karbonanotüp ve karbon nanotüp/nanoduvar karışımlarının, fenolik köpüğün ve karbon nanoduvar modifiyeli fenolik reçine kullanılarak hazırlanan malzemelerde, fiziksel dayanımında % 250-350 oranında artış olduğu belirlenmiştir. Ayrıca SEM ile yapılan yüzey karakterizasyon çalışmalarında hücre iç ve dış çeper kalınlıklarının sırasıyla % 30-40 civarında artış olduğu görülüştür.
4-triflorometoksibenzil sübstitüyentli n-heterosiklik karben komplekslerinin sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
daha sonra doldurulacaktır
PNNP tipi diiminodifosfin türevi ligandlar ve paladyum(II) komplekslerinin sentezi, suzuki C-C eşleşme tepkimelerinde katalitik etkinliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, PNNP donör atomlarına sahip dört dişli diiminodifosfin türevi üç farklı ligand (L1-3) ve bu ligandların Pd(COD)Cl2 ile reaksiyonu sonucu katyonik paladyum(II) metal kompleksleri (K1-3) sentezlenmiştir. Buna ek olarak, L1 ligandının Pd(COD)Cl2 ve Pd(COD)ClMe bileşikleriyle olan reaksiyonları ile bimetalik nötral paladyum(II) metal kompleksleri (K4-5) de elde edilmiştir. Tüm bileşiklerin yapı analizleri FTIR, HRMS, X-ışını kırınımı ve NMR (1H, 13C, 31P ve 19F) gibi analitik yöntemlerle karakterize edilmiştir. Elde edilen Pd(II) komplekslerinin katalitik etkinlikleri Suzuki C-C eşleşme reaksiyonlarında incelenmiştir. Öncelikle, K1 katalizörü varlığında, 4-bromotoluen ve fenilboronik asit arasındaki model tepkime üzerinde farklı çözücü, baz, sıcaklık kombinasyonları denenerek optimizasyon çalışmaları yapılmış ve en yüksek dönüşüm oranının görüldüğü reaksiyon şartları sırasıyla; etanol, K2CO3 ve 80°C olarak belirlenmiştir. Ardından katalizör miktarının tepkime üzerindeki etkisi araştırılarak, aktive ve deaktive edilmiş aril bromür türevleri ile substrat etkisi de detaylı bir şekilde incelenmiştir. Katalitik etkinlik sonuçları, sentezlenen komplekslerin paladyum çevresindeki sterik hacmi ile ilişkilendirilerek yorumlanmış ve sterik engeli fazla olan komplekslerin Suzuki C-C eşleşme reaksiyonlarında daha iyi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Tüm sonuçlar değerlendirildiğinde; en etkin katalizörün K5 bimetalik paladyum(II) metal kompleksi olduğu ve sentezlenen tüm katalizörlerin düşük sıcaklık ve düşük paladyum miktarıyla Suzuki C-C eşleşme reaksiyonlarında yüksek dönüşüm gösterdikleri tespit edilmiştir.
Peroksit ağartma katalizör ve aktivatörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve özelliklerinin incelenmesi
Kimya endüstrisinde oksidasyon katalizörleri ve aktivatörleri üzerine bir çok çalışma yapılmaktadır. Özellikle Son 10 yıldır artan çevre kaygıları nedeniyle peroksiti etkin bir şekilde aktive edebilen katalizörlerin ve aktivatörlerin üretilmesi önemli bir araştırma alanı olmuştur. Bir ağartma katalizörü ve aktivatörü, modern deterjan formülasyonlarına dahil edilen standart gizli oksidan olan hidrojen peroksiti aktive etmedeki rolü araştırılmıştır. Çamaşır yıkama süreci açısından, geçiş metali merkezli katalizörlerin, lekelerin ağartılması veya boya transferinin inhibisyonu için düşük sıcaklıklarda aktiviteyi artırması, aynı zamanda tekstil boyası ve lif hasarını düşük seviyede tutması beklenmektedir. Bu çalışmada organik aktivatörler ile organik ve inorganik ligandlar içeren kobalt ve mangan katalizörleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bileşiklerin yapıları elementel analiz, FT-IR, Q-TOF LC/MS, 1H-NMR, 13C-NMR, ICP-OES, UV-Vis, manyetik suseptibilite ve Kjeldahl yöntemi kullanılarak karakterize edilmiştir. Yapıları aydınlatılan bileşiklerin çamaşır ve bulaşık makinası deterjan formülasyonlarındaki ağartma performansları incelenmiştir. Ayrıca çamaşır deterjanı uygulamasında yıkama sonrasında kumaştaki lif hasarı ve renk transfleri araştırılmıştır. Kumaşlardaki lif hasarları SEM görüntüleri ile incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda katalizörlerin aktivatörlerden daha etkin ağartma performansına sahip olduğu belirlenmiştir. Buna karşın katalizörlerin aktivatörler ile birlikte kullanıldığında sinerjik etki yaratarak ağartma performanslarının arttığı görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, bu teknolojiyi doğru bir şekilde değerlendirmeyi ve gelecekteki araştırmalar için en umut verici yolları göstermeyi amaçlamaktadır.
Atık sularda ağır metallerin giderilmesi
Dünyada son yıllarda etkisini gösteren küresel ısınma sonucunda, su kaynakları görülebilir ölçüde azalmakta ve bu olay insanlık için büyük bir tehlike teşkil etmektedir. Dolayısıyla suyun arıtımı ve geri kazanımı hızla çözüme kavuşturulması gereken bir mesele haline gelmiştir. Bu sebeple özellikle endüstriyel atık sular çevresel suları büyük oranda kirlettiği ve bu sular da içme sularına karıştığı için arıtılarak tekrar kullanılabilir hale getirilmesi son derece önemlidir. Bu kirlilikte canlıları etkileyen unsur çoğunlukla ağır metallerin sulara kontrolsüzce atılmasıdır(Martinez ve ark., 2019). Bu metaller çoğunlukla zehirli ve tehlikeli olan kurşun, bakır, nikel, civa, arsenik, demir ve kromdur. Bu ağır metallerin giderilmesi için kullanılan yöntemlerden bir tanesi olan manyetik ayırmadır. Bu çalışma kapsamında, manyetik malzeme için mikrodalga yakma yöntemi kullanılarak farklı özellikte manyetitler sentezlenmiştir. Manyetik ayırma yöntemlerinde kullanılan manyetik nanopartiküller (MNP) demir tuzlarından spinel yapılı ferritlere (CoFe2O4, MnFe2O4) dönüştürülerek silika ile kaplandıktan sonra ayırma kapasitesi ve manyetik gücünün arttırılmasına yönelik çalışmalar yürütülmüştür. Manyetik çekim gücü sırasıyla Fe3O4, CoFe2O4, MnFe2O4 olarak belirlenmiştir. Yapılan çalışmanın sonucunda manyetik ferritlerin atık sudaki ağır metalleri adsorblama kapasitesi ölçülerek karşılaştırılmaları yapılmış olup kapasitelerinin çekim gücü ile doğru orantılı olduğu belirlenmiştir. Sentezlenen ürünlerin, PPMS, XRD, SEM-EDX, ICP-MS analizleri yapılmıştır. Literatürde bu manyetitlerin yukarıdaki ölçüm sonuçlarının bulunduğu fakat mikrodalga yöntemi ile sentezi, silika ile kaplanması ve atık su arıtma konusundaki yetkinliklerinin belirlenmemiş olması sebebiyle çalışma bu konuda özgünlük taşımaktadır. Bu çalışma da yer alan mikrodalga yakma yöntemi ile hazırlanan ferritlerin diğer yöntemlerle sentezlenen ferritlere göre 6 kat daha hızlı ve mıknatıslanmanın benzer olduğu gözlemlenmiştir.