Pickering emülsiyonlar ile hiyerarşik makrogözenekli polimer kompozitlerinin hazırlanması ve fotokatalitik uygulamaları

Son yıllarda gözenekli polimer kompozitleri geniş yüzey alanları, yüksek kimyasal dayanımları, geçirgenlik özellikleri ve düşük yoğunlukları sebebiyle oldukça büyük ilgi çekmektedir. Bu malzemelerin pek çok alanda kataliz, filtrasyon, adsorpsiyon, ve sensörler, v.b. gibi sayısız uygulamaları mevcuttur. Bu nedenle de farklı proseslerle bu malzemelerin hazırlanması sıklıkla araştırmaların odağında yer almaktadır. Bu kapsamda, bu tez çalışmasının konusu heterojen fotokataliz uygulamaları için yeni türde makrogözenekli polimer kompozitlerinin hazırlanmasına yoğunlaşmıştır. Bu amaçla, Pickering yüksek iç fazlı emülsiyonlar (Pickering High Internal Phase Emulsion, Pickering-HIPE) hiyerarşik gözenekli polimer ağları oluşturmak üzere kalıp olarak kullanılmıştır. HIPE'ler yüksek oranda iç faz (veya dispers faz) içeren konsantre emülsiyonlardır. HIPE'lerin sürekli fazının veya her iki fazının birden monomer(ler) içermesi durumunda poliHIPE olarak adlandırılan hiyerarşik makrogözenekli polimerler elde edilebilir. HIPE'ler genellikle koalesansa karşı yüksek oranlarda emülgatörler kullanılarak kararlı hale getirilir. Ancak nanopartiküller kullanılarak da HIPE'lerin kararlılığının sağlanması mümkündür. Bu durumda oluşan emülsiyon ve polimer sırasıyla Pickering-HIPE ve poli-Pickering-HIPE olarak adlandırılır. Bu tez çalışmasında yüzey modifiye TiO2 nanotanecikleri kullanılarak makrogözenekli polimer kompozitleri geliştirilmiştir. Bu amaçla, halka açılması metatez polimerizasyonu (Ring Opening Metathesis Polymerisation, ROMP) ile disiklopentadien (DCPD) esaslı Pickering-HIPE'lerden poli-Pickering-HIPE kompozitleri hazırlanmıştır. Ardından elde edilen polimer kompozitlerinin morfolojik, mekanik ve ısıl özellikleri nanopartikül miktarı değiştirilerek araştırılmıştır. Buna ek olarak, polimer zincirlerinin oksidatif bozunmasını önlemek amacıyla HIPE formülasyonlarına geleneksel bir antioksidant katılmış ve elde edilen poli-Pickering-HIPE'lerin oksidatif kararlılığı mekanik özelliklerinin değişimi gözlemlenerek araştırılmıştır. Elde edilen poli-Pickering-HIPE kompozitlerinin fotokatalitik aktivitesi 4-nitrofenolün (4-NP'nin) heterojen fotokatalitik bozunma reaksiyonunun incelenmesi ile belirlenmiş ve büyük-ölçekli fotoreaktörlerde kullanılabilecek kinetik bir ifade türetilmiştir. Anahtar Kelimeler: emülsiyon kalıplama, yüksek iç fazlı emülsiyon (HIPE), Pickering-emülsiyon, poli-Pickering-HIPE, heterojen fotokatalitik bozunma