Adsorpsiyon performansı ve fotokatalitik aktivite gösteren alkali aktif malzemelerin tasarımı

Alkali aktif malzemeler (AAM) geleneksel çimento bağlayıcılarına çevre-dostu alternatifler olarak bilinen yüksek mekanik performanslı malzemelerdir. AAM'lerin bir alt kategorisi olan jeopolimerler ise aluminosilikat içeriği yüksek malzemelerden sentezlenirler. Bu tezin amacı, AAM ve jeopolimerlerin, metilen mavisi (MB) boyası adsorpsiyonu ve fotokatalitik özelliklerinin anlaşılması; çeşitli karakterizasyon teknikleri kullanılarak yapı-performans ilişkilerinin belirlenmesidir. İlk olarak, endüstriyel bir atık olan kırmızı çamur ve metakaolin kullanılarak sentezlenen jeopolimerlerin kompozisyonlarındaki anataz miktarı değiştirilerek, MB eliminasyonuna yönelik jeopolimerler (RMGP) üretilmiştir. Deneysel sonuçlar, fotokatalitik aktivenin nedeninin yüzey titanyum türleri olduğunu ve ağırlıkça %3.7 anataz içeren RMGP'nin, adsorpsiyon ve fotokataliz mekanizmalarının eş zamanlı etkisinden dolayı saf anataza kıyasla üç kat daha yüksek hız sabitine sahip olduğunu göstermiştir. İkinci olarak, adsorpsiyon literatüründe yeni bir malzeme grubu olarak sepiyolit bazlı bir AAM (Sep-AAM) sentezlenerek bu malzemenin 99.9 mg g-1 gibi yüksek bir MB giderim performansı gösterdiği, adsorpsiyonun endotermik olduğu ve adsorpsiyon esnasındaki temel mekanizmanın kimyasal olduğu ortaya koyulmuştur. Üçüncü bölümde, sepiyolit ve metakaolin kullanılarak farklı porozitelere sahip monolit formda AAM ve jeopolimerler sentezlenmiş, MB adsorpsiyonu ve mekanik dayanım özelliklerinin monolitlerin porozitesi ile modifiye edilebileceği ve üretilen malzemelerin rejenere edilebileceği gösterilmiştir. Tezin son kısmında ise, RMGP örneği, üre-bazlı grafitik karbon nitrür ile bir kompozit sentezinde ilk defa kullanılarak grafitik karbon nitrür katkısının MB adsorpsiyon kapasitesini salt grafitik karbon nitrüre göre yaklaşık 3.5 kat artırdığı gösterilmiş, kimyasal mekanizmaların adsorpsiyonda etkin olduğu belirlenmiştir. Bu tezin bulguları, etkin adsorpsiyon ve fotokatalitik aktivite performasları ile AAM ve jeopolimelerin yenilikçi malzemeler olarak atık su arıtımı gibi uygulamalarda çevre-dostu ve sürdürülebilir alternatifler olabileceğini ortaya koymaktadır.