Silika esaslı doğal hammadde ve atıklardan aerojel tozu üretimi ve karakterizasyonu

Mevcut çalışmada, doğal silika esaslı hammaddeler (perlit, zeolit, pomza, kuvars) ve atık malzemeler (pencere camı, borcam, soda şişesi camı tozu) kullanılarak sol-jel yöntemi ile silika aerojel tozu üretimi amaçlanmıştır. Hazırlanan NaOH çözeltisinde silika kaynağı tozların reflux işlemi ile çözünmesi sağlanmış ve ardından filtre edilerek sodyum silikat çözeltisi elde edilmiştir. Çözeltinin pH'ı HCl asit kullanılarak nötralize edilmiş ve kapalı bir konumda oda sıcaklığında yaşlandırma işleminin ilk evresi başlatılmıştır. Hacimce %20'lik H2O/Ethanol, %70'lik Ethanol/TEOS ve n-heptan içerisinde 1'er gün boyunca etüvde bekletilerek yaşlandırma işlemine devam edilmiştir. Silika aerojel yapısındaki bağları kuvvetlendirmek ve malzeme dayanımını arttırmak için yaşlandırma evresinde özellikle TEOS (tetraethylorthosilicate) ile yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Yaşlandırma işleminin sonunda, farklı sıcaklıklarda belirlenen süre boyunca atmosfer basıncında kurutma ile jel yapısındaki sıvı uzaklaştırılmış ve son olarak oda sıcaklığında bekletilerek silika aerojel tozları üretilmiştir. Elde edilen silika aerojeller SEM, FESEM, EDS, XRD, DTA, FTIR, XRD ve BET cihazları kullanılarak karakterize edilmiş ve farklı doğal ve atık malzemelerden üretilen silika aerojellerin özellikleri karşılaştırmalı olarak detaylandırılmıştır. Araştırmada elde edilen karakterizasyon sonuçlarına göre; SEM, FESEM analizi ile silika aerojel tozlarının üç boyutlu, süngerimsi gözenekli ağyapısı sayesinde düşük yoğunluğa ve birçok delikten oluşan gözenekli süngerimsi yapıları ile yüksek porluluk değerlerine sahip olduğu tespit edilirken, DTA analizi ile oksidasyondan kaynaklı ekzotermik ve dehidratasyon, dekompozisyon tepkimelerinden kaynaklı endotermik piklerin oluştuğu görülmüştür. FTIR analizi ile titreşimden kaynaklı Si-C pikleri, moleküllerin hareketinden ve bağlarının asimetrik ve simetrik bağlanmalarından kaynaklı güçlü ve belirgin Si-O-Si pikleri, adsorpsiyondan kaynaklı C-H pikleri ve fiziksel olarak adsorbe edilmiş sudan kaynaklanan O-H adsorpsiyon pikleri meydana gelmiştir. BET analizi ile tozlara ait yüzey alanı, gözenek hacmi, gözenek çapı, nanopartikül boyutu sonuçları ve adsorpsiyon-desorpsiyon izoterm eğrileri elde edilmiştir.