Tarımsal atıklardan karbon temelli nanomalzemelerin ekonomik ve yeşil sentezi

Günümüzde nanomateryallerin sentezinde yeşil kimya çevreci yaklaşımlardan dolayı ilgi görmektedir. Çalışmada, tarımsal atık olan pirinç kabuğu, ayçiçek sapı ve mısır koçanının yanısıra filtre kahve atığıdan biyo-grafen oksit (biyo-GO) üretilmesi ve bu biyo-GO'lardan biyo-grafen sentezlenmesi hedeflenmiştir. Grafen oksit ferrosen katalizörlüğünde tek bir adımda düşük sıcaklıkta basit ve hızlı bir yöntem ile sentezlenmiştir. Biyokütle atıkları, GO'ya dönüşüm için elektron transfer reaksiyonu veren ferrosen katalizörü ile kül fırınında belirlenen koşullarda yakılmıştır. Optimizasyon için yakma sıcaklığı, yakma süresi ve katalizör oranı çalışmaları yapılmış ve sentezlenen GO'lar X-ışını kırınımı (XRD) ve Raman spektroskopisi ile incelenmiştir. Yapılan optimizasyon çalışmalarında yakma sıcaklığı, yakma süresi ve katalizör/biyokütle oranı pirinç kabuğu için sırası ile 350 °C, 15 dak. ve 1/2belirlenirken diğer örnekler için 400 °C, 15 dak. ve 1/5 olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda elde edilen biyo-GO'lar taramalı elektron spektroskopisi-enerji dispersive spektroskopisi (SEM-EDS), elemental haritalama, geçirimli elektron mikroskobu (TEM), Brunauer–Emmett–Teller (BET) yüzey alanı ve İndüktif Eşleşmiş Plazma Atomik Emisyon Spektroskopisi (ICP-OES) ile de ayrıca incelenmiştir. Yapılan ICP-OES analizleri sonucunda biyo-GO'lerin saflıkları %95,55 - 98,99 aralığında bulunmuştur. Hazırlanan biyo-GO'lardan hidrazin ile kimyasal indirgeme yöntemi ile biyo-grafen (biyo-G) nanomalzemeleri sentezlenmiştir. Elde edilen biyo-G nanomalzemelerinin karakterizasyonu XRD, Raman, SEM-EDS, elemental haritalama, TEM, BET yüzey alanı, XPS ve ICP-OES ile yapılmıştır. ICP-OES analiz sonuçlarına göre biyo G lerin saflık oranları ise %99,49 - 99,64 aralığında belirlenmiştir. Analiz sonuçları, GO ve grafen katman yapısının ve altıgen çerçevenin oluşumunu doğrulamıştır. Çalışmada kullanılan biyokütle atıklarının GO ve grafen sentezi için grafitin sürdürülebilir alternatifi olmaya uygun olduğu belirtilebilir.