Münevver Sökmen Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen ...maycalistaylari.comu.edu.tr/lise1/sunumlar/danisman/Munevver_Sokmen.pdf · KENDİ KENDİNİ TEMİZLEYEN MALZEMELER Münevver
Post on 14-Aug-2019
215 Views
Preview:
Transcript
KENDİ KENDİNİ TEMİZLEYEN MALZEMELER
Münevver SökmenKaradeniz Teknik Üniversitesi, Fen Fakültesi Kimya Bölümü Trabzon
TiO2 kristal yapısı a) anataz b) rutil c) brookit
TiO2 FOTOKATALİZTiO2 taneciği ışınla temas ettiğinde yarı iletkenin değerlik tabakasındaki bir elektronu iletkenlik tabakasına geçer ve iletken hale dönüşür. Bu elektron geçişi nedeniyle değerlik tabakasında elektron boşluğu oluşur (h+).
Organik Türlerin Giderimi
Sudaki Organik Türlerin Giderimi
Havadaki Organik Türlerin Giderimi
TiO2 İnce Filmler
TiO2Cam Porselen, seramikMetal Plastik üzerine nanometre boyutunda kaplanabilir
ve elde edilen materyal fotokatalitik özelliklerinin yanı sıra süperhidrofillik özelliği de kazanır.
Işık
TiO2
cam, metal, seramik, polimer
Süperhidrofilik Olgusu
Cam Reçine Hidrofobik reçine
Cam, reçine ve hidrofobik reçine yüzeylerinde su damlasının şekli.
Süperhidrofilik Katalizör ve uygulamaları
Su ile inorganik materyalin temas açısı camda 20-30 derecedir.
Silikon reçine veya florokarbon polimerler gibi bilinen hidrofobik reçinenelerle suyun temas açısı sırasıyla 70-90 derecedir ve çoğunlukla 90 dereceden daha fazladır.
Suyla temas açısı 10 dereceden daha az olan çok az materyal vardır.
Bu materyaller düşük dayanıklılığa sahiptir ve düşük temas açıları çok uzun süre korunamaz
Süperhidrofilik (Süper Suseverlik) Olgusu
TiO2 katalizör ince filmi süper-hidrofilik özelliğe sahiptir
1. Su ile TiO2 ince filmi temas açısı çok daha yüksektir.
2. UV ışınlanmasıyla temas açısı dereceli olarak azalır ve sonra da sıfıra ulaşır.
3. Temas açısı ışınlama yapmaksızın saatler boyunca sadece birkaç derece değişerek kalır.
UV tarafından ışınlanmış TiO2-silikon ince filmi ile suyun temas açısı değişimi
UV ile ışınlanmadan önce UV ile ışınlandıktan (su damlacığı) (yassı şekilde yayılmış)
UV ile ışınlanmadan önce film ile temas açısı 90 dereceden daha çoktur, UV ile ışınlanmasyla “0” dereceye doğru azalır ve film
suyu hiç itmez.
Fotokatalizörlü Süper-hidrofilik Özelliklerin Uygulamaları
1. Buğulanmayı Önleyici Özelliklere Sahip Materyaller
2. Yağmurla Kendi Kendini Temizleme Özelliğine Sahip Materyaller
3. Diğer Uygulamalar
Buğulanmayı Önleyici Özellikler
Bir ayna ve bir cam kolaylıkla buğulanır
Süper-hidrofilik yüzeyde su damla şeklinde olmaz yassı bir şekilde yayılır
Süper-hidrofilik yüzey rüzgar veya titreşim varlığında dahi buğulanmaz
Suyla ıslanmış normal silikon filmde ve süper-hidrofilik film üzerinde yağın farklı davranışları
Bu şekilde yağ deterjan kullanmadan sadece su ile yıkanarak kolayca çıkarılabilir
Kendi Kendini Temizleme
Kendi Kendini TemizlemeKullanım Alanları
1. Yağın kolayca yüzeyden çıkarılabilmesi
2. Kentsel alanlarda dış cephedeki göze çarpan kirliliğin süper-hidrofilik tabaka kullanıldığında yağmurla kendi kendini temizleyebilmesi
3. binaların alüminyum paneller ve camlardaki boşlukları doldurulmada kullanılan silikon kaplamanın neden olduğu hidrofobik kirliliklerin izlerini duvar yüzeyinden uzak tutması
4. Antibakteriyel dış ve iç cephe boyaları
süper-hidrofilik kaplanmış venormal kaplanmış çimento birlevha arasındaki, yağmurtarafından kendi kendinitemizleme arasındaki farklılıklar
Hidrofilik katalizörlü kiremit ve orijinal kiremitler arasındaki, silikon kaplamanın neden olduğu göze çarpan hidrofobik
kirliliklerin yıpranmama farklılığı
Neler yaptık neler planlıyoruz?
TiO2 ve modifiye edilmiş TiO2 fotokataliz ile Tekstil boyalarının atıklarının giderimi Petrol atığı tiyofen ve türevlerinin fotokatalitik
giderimi Klorofenol ve türevlerinin giderimi Cr(VI)’nın fotokatalitik indirgenmesi Fotokatalitik dezenfeksiyon (e-koli, giardia,
acanthamoeba, salmonella, shigella)
Devam eden çalışmalar TiO2 ince filmleri ile fotokatalitik
dezenfeksiyonCam, seramik ve polimerler üzerine TiO2
ince film kaplanması ile ticari önemi olan kendi kendini temizleyen materyallerin üretimi
Fotokatalitik sistemleri güneş ışınları ile arıtım yapabilecek üzere modifiye etmek
Salmonella
E-coli
1. TiO2/UV, Ag-TiO2/UV süspansiyonları ile çalışmalar
Salmonella (Klinik İzolat) UVArdışık seyreltme
Zaman(dk.) 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5
0 Sayılamaz Sayılamaz 300 0 0 0
5 Sayılamaz 224 20 0 0 0
10 Sayılamaz 170 15 0 0 0
15 Sayılamaz 90 9 0 0 0
20 170 170 0 0 0 0
25 0 0 0 0 0 0
30 0 0 0 0 0 0
60 0 0 0 0 0 0
Salmonella (Klinik İzolat) TiO2/UVArdışık seyreltme
Zaman(dk.)
100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 TiO2
0 Sayılamaz 109 10 0 0 0 Üreme var
5 Sayılamaz 50 3 0 0 0 Üreme var
10 Sayılamaz 200 5 0 0 0 Üreme var
15 305 27 2 0 0 0 Üreme var
20 314 26 0 0 0 0 Üreme var
25 0 0 0 0 0 0 0
30 0 0 0 0 0 0 0
60 0 0 0 0 0 0 0
Salmonella (Klinik İzolat) Ag-TiO2/UVArdışık seyreltme
Zaman(dk.) 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 Ag-TiO2
0 200 129 0 0 0 0 Üreme yok
5 168 16 0 0 0 0 Üreme yok
10 200 5 0 0 0 0 Üreme yok
15 230 55 0 0 0 0 Üreme yok
20 170 0 0 0 0 0 Üreme yok
25 0 0 0 0 0 0 Üreme yok
30 0 0 0 0 0 0 Üreme yok
60 0 0 0 0 0 0 Üreme yok
Materyal yüzeyine nano TiO2 kaplanması
TiOBu
OBu
BuO
BuO
Organometalik Ti-bileşiği
Sol-jel Yüzeye kaplama
Piroliz (200-900 oC)
TiO2 nanokristal
Cam ve Çelik Üzerine KaplamaSprey Piroliz:2.93 mL titanyum izopropoksit (TiP) + 0.51 mL
asetilen aseton + 200 mL mutlak etil alkol
Sol Jel:
8.4 mL titanyum izopropoksit (TiP)/20 mL EtOH
130 mL etil alkol + 0.22 mL HCl + 0.5 mL H2O
120 oC kurutuldu ve daha sonra 400-650 oC’de 20 dakika tavlandı
Nano Boyutlu TiO2 Kaplı Polimerin Hazırlanması
poli-ε-kaprolakton (PCL)
2 gram PCL + 20 mL CHCl3
0.02 gram (polimerin %2) nano-TiO2 /20 mL CHCl3karışımdan 10 mL’lik kısımlar alınarak petri kaplarına döküldü polimer çözeltisi önce çeker ocak içinde daha sonra etüvde 55 oC kurumaya bırakıldı.
2 gram PCL + 40 mL CHCl3polimer çözeltisi petri kaplarına döküldü.
Nano-TiO2 + 20 mL kloroform
sprey başlığı ve basınçlı hava kullanılarak henüz tamamen kurumamış olan polimer yüzeyine hızla püskürtüldü ve 50-55 oC’de kurutuldu.
BULGULAR VE SONUÇLAR
İnce film kaplanmış materyallerin yüzey analizleri:
1. Raman spektroskopisi
2. Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ve Elektron Difraksiyon X-Spektroskopisi (EDX)
Raman Spektroskopisi Bulguları
0
1 0 0 0 0
2 0 0 0 0
3 0 0 0 0
4 0 0 0 0
1 0 0 0 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 C o u n t s / R a m a n S h i f t ( c m - 1 ) P a g e d Y - Z o o m S C R O L LF i le # 1 : D E M O 1 4 2 1 8 / 0 4 / 0 8 1 4 : 2 2 R e s = N o n eG la s s s u r f a c e
Cam
TiO2 filmi-kuarz cam-sol gel
0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
1 0 0 0 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 C o u n t s / R a m a n S h i f t ( c m - 1 ) P a g e d Y - Z o o m S C R O L LF i le # 1 : D E M O 1 3 1 1 8 / 0 4 / 0 8 1 3 : 4 7 R e s = N o n eM 3
Ag-TiO2 filmi- kuarz-sol jel
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 C ounts / Raman Sh if t (c m-1) P aged Y -Zoom S C ROLLF ile # 1 : D E MO127 18/04/08 13 :33 Res= NoneM5
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
1 0 0 0 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 C o u n ts / R a m a n S h i f t ( c m - 1 ) P a g e d Y - Z o o m S C R O L LF i le # 1 : D E M O 1 4 9 1 8 / 0 4 / 0 8 1 4 : 5 2 R e s = N o n ec h r o m i u m s te e l x 1 0 o b je c t i v e
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
1 0 0 0 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 C o u n ts / R a m a n S h i f t ( c m - 1 ) P a g e d Y - Z o o m S C R O L LF i le # 1 : D E M O 1 4 6 1 8 / 0 4 / 0 8 1 4 : 3 9 R e s = N o n ec h r o m i u m + T i O 2 x 1 0 o b je c t i v e
Krom çeliği
TiO2 filmi-krom çeliği-sol jel
TiO2 filmi-Galvanizli çelik-sol jel
0
5000
10000
15000
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 C oun ts / Ram an S h if t (c m -1 ) P aged Y -Zoom C URS ORF ile # 5 : LJ G37 22 /04 /08 13 :30 Res= Nonega lv M -8
SEM ve EDX AnalizleriGalvanize Çelik
Galvanizlenmiş çelik EDX analizi
TiO2 filmi-Galvanizli çelik-sol jel SEM
TiO2 filmi-Galvanizli çelik-sol jel Back Scattering
Ag-TiO2 filmi-Galvanizli çelik-sol jel SEM
Galvanizli Ag-TiO2 Coated (Sol jel)EDX Flakes
Krom çeliği TiO2 filmi-krom çeliği-sol jel SEM
TiO2 filmi-krom çeliği-sol jel EDX Ag-TiO2 filmi-krom çeliği-sol jel SEM
Gümüş yüklenmiş TiO2 ince filmi (%2, Ag-TiO2), kuartz üzerine sol jel yöntemiyle(650 oC’de 20 dk. tavlama)
PCL
PCL-Nano TiO2 polimer yüzeyinde
Mikrobiyal Giderim (e-koli) testleri
Çelik Işınlama Suresi
(dk)
Üreme Sayısı (cfu/mL)
Galvanizli (kaplanmamış) 0 çok yoğun 5 26 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 Galvanizli Ag-TiO2 kaplanmış 0 çok yoğun 5 45 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0
Antibacterial Tests
10 L
TiO2 polymer yüzeyinde
PCL ve Nano TiO2/ PCL Fotokatalitik Aktivite TestleriYüzeyinde 10 nm boyutlu TiO2 immobilize edilmiş PCL ve kontrolü
Polimer Işınlama Süresi (dk)
Üreme Sayısı (cfu/mL)
PCL 0 cok yoğun 5 cok yoğun 10 cok yoğun 20 350 30 95 40 41 50 10 60 0 PCL+Nano TiO2 0 cok yoğun 5 çok yoğun 10 720 20 300 30 160 40 177 50 130 60 56
Metilen Mavisi (MB) Giderim Testleri
MB UV lambası altında 144 saat, kuartz kapta
MB + PCL Karanlıkta 24 saat
MB + PCL UV 24 saat,Kuarz kapta
MB + Nano TiO2/PCL Karanlıkta 24 saat (TiO2 polimerin içinde)
MB + Nano TiO2/PCL Karanlıkta 24 saat (TiO2 polimerin yüzeyinde)
MB + Nano TiO2/PCL UV 24 saat, kuartz kapta (TiO2 polimerin yüzeyinde)
MB + Nano TiO2/PCL Karanlıkta 24 saat (TiO2 polimerin yüzeyinde)
MB + Nano TiO2/PCL UV 24 saat, cam kapta(TiO2 polimerin yüzeyinde)
365 nm UV
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Işınlama süresi(dk)
% G
ider
im
MB
MB+PCL
MB+%5 KİL
MB+%1 TİO2
MB+%1 TİO2+ %5 KİL
MB+%5 TİO2
MB+%5 TİO2 +%5 KİL
MB+%10 TİO2
MB+%10 TİO2 +%5KİL
Güneş Işığı
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Işınlama süresi (dk.)
% G
ider
im
MB
MB+PCL
MB+%5 KİL
MB+%1TiO2
MB+%1TiO2+%5 KİL
MB+%5TiO2
MB+%5TiO2+%5 KİL
MB+%10TiO2
MB+%10TiO2+%5KİL
0
20
40
60
80
100
MB
MB+PCL
MB+%5kil
MB+%1Tİ
O2MB+%
1TİO2%
5 kilMB+%
5TİO2
MB+%5Tİ
O2+%
5 kil
MB+%10T
İO2
MB+%10T
İO2+%
5kil%
Gid
erim
365 nm UVGüneş Işığı
Sonuçlar Sprey proliz ve sol jel yöntemleriyle istenen
kristal yapıda TiO2 ince filmleri hazırlanmıştır.Raman, SEM ve EDX analizleri yapıyıdesteklemektedir.
cam ve kuars üzerine ince film kaplama çokbaşarılıdır ve bakteriyel testlerde olumlusonuçlar vermiştir.
çelik üzerine ince film kaplama yapılmışancak bakteriyel testlerde olumlu sonuçlaralınamamıştır.
Polimerik yüzeylere TiO2 ince filmkaplamasında sol-jel, sprey proliz ve PVDyöntemleri başarılı olmamasına karşın nanomateryalin polimerin oluşumu aşamasındayüzeye immobilizasyonu çalışmalarında çokbaşarılı sonuçlar elde edilmiştir. Üretilenmateryalin hem bakteriyel testlerde hem demetilen mavisi (MB) testlerinde çok etkinolduğu gözlenmiştir.
Polimere %5 TiO2 immobilizasyonu yapılaraküretilen PCL ile 365 nm’lik UV ışınlamasında%82 boya giderimi sağlanırken görünürbölge ışınları ile %57 giderim sağlanmıştır.
Bu Proje• TÜBİTAK (107T853)• Karadeniz Teknik Üniversitesi (BAP 2007-111-0028)• MERI-Sheffield Hallam University (İngiltere)
tarafından desteklenmiştir.
KATILIMINIZ İÇİNTEŞEKKÜRLER
YAPILACAK DAHA ÇOK İŞ VAR
EMEĞİ GEÇENLER
top related