Fe (demir), Co (kobalt), Ni (nikel) içeren metal organik kafes yapıların (MOFs) sentezi ve karakterizasyonu

Son yıllarda, gözenekli malzemeler sınıfından olan metal organik kafes yapıları (Metal Organic Frameworks, MOFs) bir çok bilim insanının ve endüstrinin dikkatini çekmektedir. Metal organik kafes yapılar, metal kümeleri veya iyonları ile organik bağlayıcıların birleştirilmesi sonucu oluşur. Gözenekli yapılarına ek olarak, MOF yapılar yüksek yüzey alanlarına, yapısal çeşitliliğe, ayarlanabilir kimyasal işlevselliğe, yüksek ısıl kararlılığa ve kolay sentezlenebilirlik gibi özelliklere sahiptirler. MOF yapılar, gaz depolama (örneğin hidrojen, metan, asetilen ve karbon dioksit), katalizörler ve enerji uygulamaları (örneğin piller ve süper kapasitörler) gibi birçok uygulamada kullanılabilir. Bu çalışmada, hızlı, enerji verimli ve çevre dostu bir yöntem olması nedeniyle sonokimyasal sentez yöntemi kullanılmıştır. Daha ucuz başlangıç malzemeleri olan demir (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni) bazlı metal organik kafes yapılar sentezlemiş ve organik bağlayıcılar olarak fumarik asit ve tereftalik asit kullanılmıştır. Bu çalışmada sıcaklık, pH, konsantrasyon ve çözücünün MOF yapıları üzerindeki etkileri araştırıldı. Sentezlenen örneklerin karakterizasyonu için X-Işını Kırınım Analizi (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu/Enerji Dağılımlı X-Işını Analizi (SEM/EDX) ve Kızılötesi (IR) spektroskopisi yöntemleri kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında, Fe (demir) ve fumarik asit içeren MOF yapıların sentez koşulları, ilk kez 1 mmol başlangıç maddeleri kullanılarak, 75 ⁰C'de ve doğal pH'de 90 dakika sonikaston ile optimize edildi. Fe, Co, Ni içeren MOF yapılar, organik bağlayıcı olarak tereftalic asit ve çözücü olarak DMF kullanılarak ve 90 dakika sonikasyon ile ilk kez başarılı bir şekilde sentezlendi. Organik bağlayıcı çözeltilerinin pH'ı arttırılınca, MOF yapılar yerine demir oksit nanoparçacıklar, kobalt (II) hidroksit ve nikel (II) hidroksit elde edildi.