TiO2-polimer kompozit sistemlerinin atom transfer radikal polimerizasyonu ile sentezlenmesi ve boyar madde adsorpsiyonunda kullanılması

TiO2 termal kararlılığı, toksik olmaması ve olağanüstü optik özellikleri nedeniyle dikkat çeken bir kimyasal maddedir. Bu çalışmada, TiO2 temelli nanomalzemeler hazırlanmıştır. Hazırlanmış olan polimerler çevre duyarlılık özellikleri nedeniyle sulu çözeltilerdeki boyar madde adsorsiyonunda kullanılmıştır. TiO2 polimer matrislerde topaklanma eğilimi göstermektedir. TiO2'nin topaklanma eğilimini azaltmak için TiO2 yüzeylerinin modifiye edilmesi gerekir. Bu nedenle kullanılacak en iyi yöntem TiO2 yüzeylerine Yüzeyde Başlatılan Atom Transfer Radikal Polimerizasyonu (SI-ATRP) ile polimer zincirleri aşılamaktır. Bu tez çalışmasında, TiO2-polimer kompozit sistemleri hazırlanmıştır. İlk olarak TiO2 yüzeyleri modifiye edilerek, TiO2-Br makrobaşlatıcısı sentezlenmiştir. SI-ATRP yöntemi ile TiO2 yüzeyine polimer zincirleri aşılanmıştır (TiO2-polimer). Monomer olarak 2-(dimetilamino) etil metakrilat (DMA), N-izopropilakrilamid (NIPAM), tert-butil metakrilat (tBuMA) ve etilen glikol dimetilakrilat (EGDMA) kullanılmıştır. Asidik bloklar elde etmek için geri koruma kimyası ile PtBuMA blokları PMAA bloklarına dönüştürülmüştür. Bu monomerler kullanılarak yedi farklı kompozit sistem sentezlenmiştir. Hazırlanan TiO2-polimer kompozit sistemler, sulu çözeltide metilen mavisi boyar maddesini adsorplama çalışmasında adsorban olarak kullanılmıştır. Ön çalışmalar sonucunda en yüksek adsorpsiyon kapasitesi (q) ve adsorpsiyon yüzdesi (%W) değerlerine ulaşan TiO2-PMAA, TiO2-PDMA-b-PMAA ve TiO2-PMAA-b-PEGDMA kompozit sistemler için adsorpsiyon çalışmalarına devam edilmiştir. Adsorpsiyona boyar madde derişiminin ve adsorban miktarı değişiminin etkisi incelenmiştir. TiO2-PMAA-bPEGDMA kompozit sistemi ile üç farklı sıcaklık değerlerinde (25 °C, 35 °C, 50 °C) çalışılarak termodinamik hesaplamalar yapılmıştır. TiO2-PMAA-b-PEGDMA kompozit sistemi ile boyar madde arasındaki adsorpsiyonun Freundlich izoterm modeline ve yalancı ikinci dereceden kinetiğe uyduğu gözlemlenmiştir. Aynı zamanda ΔG, ΔH ve ΔS gibi termodinamik parametrelerde hesaplanmıştır. Kompozit sistemler, TEM, SEM, FTIR ve TGA analizleri ile aydınlatılmaya çalışılmıştır. Boyar madde adsorpsiyon çalışmalarında UV-vis spektrofotometresi kullanılmıştır.