Fen Bilimleri Enstitüsü

Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/20.500.12573/192

Browse

Now showing 1 - 6 of 6

Yeni Nesil Membran Üretimi ve Meyve Suyu Endüstrisinde Uygulamaları
(Abdullah Gül Üniversitesi, 2018) SEVERCAN, SOLMAZ ŞEBNEM; Severcan, Solmaz Şebnem; Kahraman, Kevser; Uzal, Niğmet
Gıda endüstrisinde kullanılan membran ayırma süreçleri, geleneksel yöntemlerle kıyaslandığında; işletim süresini ve maaliyeti azaltma ve aynı zaman da ürünün besinsel bileşenlerini ve duyusal karakterini koruma gibi önemli avantajlara sahiptir. UF membranlar, bulanıklığa neden olan, askıdaki proteinler, yağ ve polisakkaritler gibi büyük molekülleri gidererek berraklaştıma sağlamak için kullanılırlar. UF membranlar, uygun maaliyet, yüksek film oluşturma özelliği, üstün kimyasal ve termal direnç gibi birçok avantaja sahip olmasına rağmen, tıkanma problemi en büyük dezavantajıdır. Bu sorunun üstesinden gelmek için, bir çok araştırmacı membran hidrofilikliğni ve tıkanma direncini artırmak için membran modifikasyonu üzerine çalışmışlardır. Bu çalışmada, membranın yapısal ve morfolojik özelliklerini değiştirmek için, PSF/PEI (20%/2%) UF ve PSF/PEI (17%/2%) MF membranlara farklı konsantrasyonlarda (0.01, 0.03, 0.05 %) TiO2 and Al2O3 nanoparçacıları eklenerek, faz dönüşümü yöntemi ile nanokompozit membranlar hazırlanmıştır. Döhler Gıda San. ve Tic. Ltd. Şti.(Karaman, Türkiye) firmasından temin edilen elma ve nar suyu pulp örnekleri, sırasıyla çapraz akış filtrasyon sistemi ve sonlu filtrasyon sitemi 5.4 bar da işletilerek, berraklaştırılmıştır. Üretilen yeni nesil nanokompozit membranlar, taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spekrometre (FT-IR), temas açısı, gözeneklilik ve saf su akısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca, üretilen nanokompozit membranların tıkanma direç performansının tayini için, akı geri kazanım oranı (FRR), saf su akı azalma oranı (DR) ve bağıl akı azalma oranı (RFR) hesaplanmıştır. Bunlara ek olarak, elde edilen berrak elma ve nar suyu renk, bulanıklık, toplam çözünmüş madde, toplam antioksidan aktivitesi (ABTS radikal yakalama metodu ve DPPH radikal yakalama metodu) ve toplam fenolik madde analizleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca, berrak nar suyu için toplam monomerik antosiyanin tayini yapılmıştır. Üretilen nanokompozit membranlar kullanılarak elde edilen berrak meyve suyu analiz sonuçları, firmadan temin edilen berrak meyve suları ile karşılaştırılmıştır. Membran ve meyve suyu karakterizasyon sonuçları, üretilen yeni nesil nanokompozit membranların, elma ve nar suyu berraklaştırmasında etkili bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir. Üretilen nanokompozit membranlar arasında %0.01 TiO2 eklenen PSF/PEI UF membran ve %0.05 Al2O3 eklenen PSF/PEI MF membranlar, sırasıyla elma ve nar suyu berraklaştırması açısından üstün performans göstermiştir.
Nanokompozit Membran Üretimi ve Yağ İçeren Atıksuların Arıtımında Uygulanması
(Abdullah Gül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017) Saki, Seda; Uzal, Niğmet
Endüstriyel yağlı atıksular çelik, gıda, tekstil, deri, petrokimya ve metal gibi çeşitli endüstriler tarafından üretilmekte ve ciddi çevre sorunlarına sebep olmaları nedeniyle alıcı ortama deşarj edilmeden önce arıtılmaları gerekmektedir. Bu bağlamda; membran ayırma süreçlerinin kullanım kolaylığı, etkin ayırma kapasitesi, düşük enerji tüketimi ve maliyet gibi avantajları nedeniyle yağlı atık su arıtımında yeni ve yeşil bir teknoloji olarak gelişim göstermektedir. Özellikle mikrofiltrasyon (MF) ve ultrafiltrasyon (UF) membranları, stabil su kalitesi, küçük alan gereksinimi, kimyasal ilavesine gerek olmaması, yüksek kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderimi ve düşük enerji gereksinimi gibi avantajlarından dolayı yağlı atık su arıtımlarında önemli bir rol oynamaktadır. Fakat membran proseslerin en büyük sorunu tıkanma problemidir. Bu sorunun üstesinden gelmek için, birçok araştırmacı daha yüksek hidrofiliklik ve tıkanma direnci özelliklerine sahip yüksek performanslı membran üretimi konusunda araştırmalarını yoğunlaştırmıştır. Bu çalışmada, Al2O3 ve CaCO3 nanoparçacıkların kullanıldığı düz tabaka PSF/PEI nanokompozit membranlar faz dönüşümü yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen anokompozit membranların yapısal özellikleri ve filtrasyon performansı üzerine Al2O3 ve CaCO3 nanoparçacıklarının etkisi, araştırılmıştır. Üretilen yeni nesil nanokompozit membranlar taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometre (FTIR), temas açısı, gözeneklilik, su akısı, termogravimetrik analiz (TGA), atomik kuvvet mikroskopu (AFM), X-ışını kırınımı (XRD) , BSA reddi, gerilme mukavemeti ve viskozite ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Yeni nesil nanokompozit membranların yağ/su emülsiyon ayrımına karşı membran geçirgenlik performansı ve tıkanmaya direnç özellikleri, sentetik ve gerçek sanayi yağlı atıksu için değerlendirilmiştir. Sonuçlar, yüksek permeabilite ve tıkanma direnci nedeni ile yağlı su arıtımı için bu çalışmada üretilen nanokompozit membranların büyük bir potansiyeli olduğunu göstermiştir. Tüm Al2O3 ve CaCO3 nanokompozit membranlar ile %90'ın üzerinde yağ giderimi elde edilmiştir.
Ofet'ler için Havada Kararlı ve Çözücüde İşlenebilen N-tipi ve Ambipolar Küçük Moleküllerin Dizaynı, Sentezi ve Karakterizasyonu
(Abdullah Gül Üniversitesi, 2016) ÖZDEMİR, RESUL; Özdemir, Resul; Usta, Hakan
Yeni ambipolar ve n-tipi yarı iletkenlerin dizaynı ve geliştirilmesi organik alan etkili transistörler (OFETs) ve bütünleyici entegre devreler (CMOS) gibi farklı ileri optoelektronik teknolojiler için son derece önemlidir. Bugüne kadar literatürde çok sayıda ambipolar ve n-tipi polimerik yarı iletken ile karşılaşılmasına rağmen, havada kararlılık ve çözücüden proses edilebilme özelliklerine sahip yüksek cihaz performansı gösterebilen küçük moleküllere rastlanmamıştır. Bu tezin ilk bölümünde, ambipolarlık için yeterli moleküler enerji seviyelerine sahip, çok düşük band aralıklı (1.21-1.65 eV) iki yeni küçük molekül (2OD-TTIFDK ve 2OD-TTIFDM) tasarlanmış, sentezlenmiş ve yapıları aydınlatılmıştır. 2OD-TTIFDM molekülü kullanılarak çözücüden kesme (solution-shearing) yöntemi ile üretilen alt kapı üst temas organik alan etkili transistör, 0.13 cm2/V·s elektron, 0.01 cm2/V·s boşluk (hole) hareketliliği ve ~103-104 Ion/Ioff oranı ile havada son derece kararlı ambipolar cihaz performansı ortaya koymuştur. Diğer taraftan 2OD-TTIFDK molekülü tabanlı OFET ise, vakum altında 0.02 cm2/V·s elektron ve 0.01 cm2/V·s boşluk hareketliliği ile son derece dengeli (μe/μh ~ 2) ambipolarite ve ~105-106 Ion/Ioff oranı sergilemiştir. Ayrıca söz konusu yarı iletkenler kullanılarak 80V a kadar yüksek gerilim kazancı gösteren bütünleyici dönüştürücülere benzer devreler (CMOS-like inverter circuit) üretilmiştir. Elde edilen sonuçlarla, ambipolar yarı iletkenlerin havada kararlılığının hacimsel π-omurga yapısından çok moleküler orbital enerji seviyelerine bağlı olduğu ortaya çıkarılmıştır. Bu malzemeler, yük taşıma, dönüştürücü özellikleri ve proses açısından bakıldığında literatürde yer alan en iyi performansa sahip ambipolar yarı iletkenler arasında kendine yer bulmaktadır. Bu sonuçlar, çözücüde proses edilebilen ve havada kararlılık gösteren çok düşük band aralıklı ambipolar küçük moleküllerin farklı optoelektronik uygulamalar için tasarlanması konusunda büyük önem arz etmektedir. Bu tezin ikinci bölümünde ise, çözücüde proses edilebilen havada kararlı sıvı kristal yeni n-tipi organik yarı iletken (α,ω-2OD-TIFDMT) tasarlanmış, sentezlenmiş ve yapısı aydınlatılmıştır. Yeni yarı iletkenin düşük LUMO enerji seviyesine (-4.19 eV) ve dar optik band aralığına (1.35 eV) sahiptir. 139 °C ile 232 °C (izotropik erime noktası) arasındaki geniş sıcaklık bölgesinde tipik yelpaze şeklinde yapıya sahip hegzagonal sıvı kristal faz gözlemlenmiştir. Yarı iletken ince-film, döndürme kaplama yöntemi ile elde edilmiştir. Bu filmlerde, birbirleriyle yüksek derecede bağlantılı, büyük boyutlu (~0.5-1 µm) plaka formunda kristaller gözlemlenmiştir. Dielektrik yüzeyde molekülün kenarı üzerinde (edge-on) yönelme göstermesinin, dielektrik yarı iletken ara yüzü boyunca yük taşınımına olumlu yansıdığı tespit edilmiştir. Söz konusu yarı-iletkenden döndürme kaplama yöntemi ve düşük sıcaklıklarda tavlama (Tannealing = 50 °C) ile alt kapı üst temas organik alan etkili transistör üretilmiştir. Havada son derece kararlı olan bu cihaz ile maksimum 0.11 cm2/V·s elektron hareketliliği, 107-108 Ion/Ioff oranı elde edilmiştir. Bu durum, yüksek sıcaklık da tavlanan β-DD-TIFDMT yarı iletkeni ile kıyaslandığında OFET yük hareketliliğinin 100 kat arttığını göstermektedir. Yeni yarı iletkendeki alkil zincirlerinin pozisyonu ve dallanmış olması, D-A-D π-merkezin düzlemselliğine müthiş katkı yaparken organik çözücülerdeki çözünürlüğü korumuştur. Bu sayede daha iyi OFET performansı sergilenmesi için uygun optoelektronik ve fizikokimyasal özellikler yapıya kazandırılmıştır. Sıvı kristal fazda yapılan tavlama sonrası, elektron hareketliliğinin 10000 kat azaldığı tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, yeni n-tipi küçük yarı iletken molekülün, esnek plastik altlıklar ile OFET uygulamalarında kullanımının umut vadettiğini göstermektedir.
Optoelektronik Uygulamalar için Fonksiyonel Organik Malzemelerin Dizaynı, Sentezi ve Karakterizasyonu
(Abdullah Gül Üniversitesi, 2018) ÖZDEMİR, MEHMET; Özdemir, Mehmet; Usta, Hakan
π-konjuge yarıiletken küçük molekül ve polimerlerin fonksiyonel organik malzemeler olarak geliştirilmesi optoelektronikte ortaya çıkan ve aralıksız büyümeye devam eden bir araştırma alanıdır. Gelecek nesil optoelektronik teknolojisinde mantık devreleri, esnek ekranlar, bükülebilir güneş panellerinde ve elektronik derilerde, yarı iletken küçük moleküller ve polimerler, yüksek performanslı organik ince-film transistörler (OTFT) ve fotovoltaiklerin (OPV) ana öğesi olarak öngörülmektedir. Ana motivasyon, son birkaç on yıldır devam eden yeni π-sistemlerin tasarlanıp sentezlenmesi sadece yük-taşımayı iyileştirmek, cihaz karakteristiği ve yeni fonksiyonelleri keşfetmeyi içermez aynı zamanda belirlenen molekülün optoelektronik özelliği ve elektrik performansı arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamaktır. Bu tezde, OTFT ve OPV uygulamalar için, yeni π-konjuge yarıiletkenlerin teorik tasarım, sentez ve karakterizasyonuyla birlikte farklı kimyasal yapıları çalışılmış ve araştırılmıştır. Birinci bölümde π-konjuge yarıiletken malzemeler ve organik elektronik aygıtların genel konsepti ve temel kavramlar üzerinde durulmuş ve kapsamlı bir literatür taramasıyla bu alandaki en güncel sonuçlara erişilmiştir. OTFT'lerin sınıflandırılması yarıiletken malzemenin π yapısına bağlı olarak belirlenen n-kanal, p-kanal ve çift kanallı olmak üzere ana yük taşıyıcı tipine göre yapılmaktadır. Ayrıca, OPV'lerin çalışma mekanizması kullanılan yarıiletkenin π yapısının elektronik/yapısal özelliklere etkisi üzerinden incelenmiştir. İkinci bölümde yeni indeno[1,2-b]fluorene-6,12-dione-thiophene temelli yüksek π-konjuge donor-akseptör moleküler mimariye sahip DD-TIFDKT, 2EH-TIFDKT ve 2OD-TIFDKT küçük molekülleri tasarlanmış, sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Indeno[1,2-b]fluorene-6,12-dione akseptör olarak tiyofen de donor olarak kullanılmıştır. Yarı iletken yapıları lineer –n-C12H25 veya 2-ethylhexyl-/2-octyldodecyl dallanmış α,ω-son fonksiyonel gruplu alkil zincirlerine sahip olup 1.7–1.8 eV düzeyinde düşük enerji bant aralığına sahiptir. Yeni yarıiletkenlerin alkil zincir boyutu ve yöneliminin optoelektronik özellikler, moleküller arası kohezif kuvveti, ince-film yapısı ve yük taşınım performansı üzerindeki etkisinin araştırılması yapı-özellik-fonksiyonellik bağıntısını ortaya koymuştur. 2EH-TIFDKT ve 2OD-TIFDKT yarı iletken malzemelerin çözücü ile proses edildiği yarı iletken OTFT cihazlar elektronlar için 0.04–0.12 cm2/V·s ve deşikler için 0.0003–0.02 cm2/V·s taşınım değerleri ve 105 - 106 düzeyindeki Ion/Ioff oranı ile mükemmel çift yönlü davranış göstermekte; çözücü ile proses edilebilen β-pozisyonundakine oranla taşıyıcı iletkenliğinde 2-3 kat artış sağlamıştır. β-pozisyonundaki değişim önemli biçimde π-yapı düzlemselliğini arttırmışken çözünürlük daha iyi hale gelmiş ve yük taşınım karakteristiği artmıştır. Üçüncü bölümde, 3 farklı yeni solüsyondan proses edilebilen BODIPY temelli yarıiletken malzemeler (BDY-3T-BDY, BDY-4T-BDY ve BDY-PhAc-BDY) sentelenmiş. Tüm malzemeler n-karakterli OTFT cihazda çalıştı. BDY-4T-BDY temelli alt kapı/üst kontak cihazda Ion/Ioff >108 electron hareketliliği ise 0.01 cm2/V·s den yüksek çıkmıştır. Bu sonuç bugüne kadar ki literatürde bilinen BODIPY temelli malzemelerde yüksek yük-taşıma hareketliliği ne sahiptir. BDY-3T-BDY ise elektron hareketliliği 2.7×10-4 cm2/V·s ve 9.6×105 Ion/Ioff oranına sahiptir. BDY- PhAc –BDY ise elektron hareketliliği 0.004 cm2/V·s ve Ion/Ioff105-106'dur. Bu moleküllerin kimyasal yapıları, optik/elektrokimyasal özellikleri ve ince-film yapıları 1H/13C NMR, kütle spektrometresi, siklik voltametri, UV-Vis absorbsiyon spektroskopisi, termogravimetrik , atomik kuvvet misroskopisi (AFM) ve X-ray kırılım(XRD) analizi ile karakterize edilmiştir. Dördüncü bölümde, Boron içeren P(2OD-TBDY-T) ve P(2OD-TBDY-TT) polimerleri sentezlenmiş ve OTFT ile OPV'de ki optoelektronik özellikleri araştırılmıştır. P(2OD-TBDY-T) temelli polimer, alt kapı/üst kontak OTFT cihazda Ion/Ioff oranı >108 ve deşik hareketliliği 0.005 cm2/V·s sergilemiştir. Ters çevrilmiş BHJ-Güneş pillerinin aktif tabakasında (P(2OD-TBDY-T):PC71BM kullanımı ile % 6,2 güneş enerjisi çevirme verimi (PCE) ve 16.6 mA/cm2 kısa devre akımı ile harika sonuçlar elde edilmiştir. Bu sonuçlar mantıklı tasarımlarla BODIPY temelli donor kopolimerlerin yüksek performanslı OPV'ler için kullanılabileceğini göstermektedir. Bu tez kapsamında yapılan çalışmaların bulguları matematiksel modelleme ışığında gerçekleştirilen sentez dizaynları ile moleküler ve polimerik yarıiletkenlerin fizyokimyasal/optoelektronik özelliklerinin yanında elektron/deşik taşınım karakteristiklerinin de büyük ölçüde geliştirilerek yeni fonksiyonlar kazandırılabileceğini ortaya koymaktadır. Elde ettiğimiz sonuçların yüksek performanslı optoelektronik uygulamalarında kullanılacak farklı yapılardaki yarıiletken malzemelerin araştırılması ve optimize edilmesi için önemli bilgiler ve motivasyon sağlayacağını düşünmekteyiz.
Ekran ve Kataliz Uygulamaları için Yeni Nanomalzemelerin Geliştirilmesi
(Abdullah Gül Üniversitesi, 2016) TAHAOĞLU, DUYGU; Tahaoğlu, Duygu; Çıtır, Murat
Nanomalzemeler çok çeşitli ve eşsiz özellikleri sayesinde biyoteknoloji, enerji, tekstil, yapı, gıda gibi birçok alanda araştırma konusu olarak yer edinmiştir. Saydam iletkenler ve kataliz uygulamaları, nanomalzeme çalışmalarının yürütüldüğü diğer iki önemli uygulama alanıdır. Ekran uygulamalarında, metal nanoteller, özellikle gümüş ve bakır, yüksek iletkenlik, düşük maliyet ve esnek cihazlara uygulanabilirlik gibi özellikleriyle, ekran piyasasında en çok kullanılan malzeme olan indiyum kalay oksit'e alternatif olarak oldukça ilgi çekmektedir. Kataliz uygulamalarında ise, reaksiyon veriminin artırılması ve maliyetlerin düşürülmesi açısından nanomalzeme kullanımı önemli olmaktadır. Bu tez çalışmasında, genel olarak, uzunluk ve çap kontrolü için bazı parametrelerin optimizasyonu yapılarak gümüş ve bakır nanotellerin sentezine yer verilmiştir. Sentezlenen nanotellerin oksidasyona açık olması nedeniyle, yüzey pasivasyonu için altın, platin ve paladyum gibi asal metallerle kaplama yöntemleri önerilmiştir. Ayrıca boya atık su arıtımında bakır nanotellerin katalizör etkileri incelenmiştir. Bu çalışmanın ilk bölümünde, polyol sentez yönteminde kullanılan polivinilpirolidon (PVP) polimerinin molekül uzunluğunun ve PVP/AgNO3 mol oranının gümüş nanotel sentezinin verimi ve nanotel boyutlarına etkisi incelendi. Bu parametrelerin reaksiyon verimine etkisinin büyük olduğu sonucu görüldü. Doğrudan ekleme ve iki fazlı kaplama metotları ve farklı asal metal bileşikleri kullanılarak gümüş nanotel yüzeyinde galvanik reaksiyonlar gerçekleştirildi. Kaplama çalışmaları sonucunda, bu metotlar kullanılarak nanotel yüzey atomlarının bu asal metallerle değiştirilerek nanotellerin kaplanabildiği görüldü. Tezin ikinci bölümünde bakır nanotellerin hidrotermal ve çözelti bazlı iki farklı yöntemle sentezlenmesine yer verildi. İki ayrı metotla üretilen nanoteller faklı boyut özelliklerine sahiptir. Gümüş nanotellere uygulanan kaplama yöntemleri, bakır nanoteller için de denendi ve ümit verici kaplama sonuçları elde edildi. Son bölümde bakır nanotellerin üç farklı organik boyanın degradasyonunda katalizör etkileri çalışıldı. Katalizör kullanımı, 3 boya için de degradasyon süresini çok büyük ölçüde azaltmıştır.
Amorf Malzemelerin Modellenmesi ve İncelenmesi
(Abdullah Gül Üniversitesi, 2019) ERKARTAL, MUSTAFA; Erkartal, Mustafa; Durandurdu, Murat
Bu doktora tezinin amacı ab-initio moleküler dinamiği simülasyonları (AIMD) yoluyla, metal-organik çerçeve yapılardaki (MOF) basınca bağlı amorfizasyonu (PIA) ve ayrıca diğer faz geçişlerini araştırmaktır. Hesaplardan elde edilen sonuçlar üç ana bölümde rapor edilmiştir. Birinci bölümde, MOF-5'in yüksek basınç davranışını araştırmak için ab initio simülasyonları yapıldı. Önceki deneysel bulgulara benzer şekilde, simülasyonlar sırasında 2 GPa'da bir PIA gözlendi. Bu faz geçişi, tersinir olmayan bir birinci dereceden bir dönüşüm olup, geçişe yaklaşık% 68'lik bir hacim çöküşü gözlenmektedir. Dikkat çekici bir şekilde, geçiş yerel bozulmalardan kaynaklanmaktadır ve önceki önerilerin aksine, bu faz geçişi boyunca herhangi bir bağ kırınımı ve oluşumu gözlenmemektedir. Ayrıca, amorf durum çerçeve yapının elektronik bant aralığı kayda değer bir ölçüde daralmaktadır. Bu projenin ikinci kısmı için, ZIF-8'in geniş bir basınç aralığında yüksek basınç davranışını araştırmak için AIMD simülasyonları yapıldı. Sıkıştırma altında, ZnN4 tetrahedral ünitelerindeki büyük deformasyonlar, 3GPa civarında kristal-amorf bir faz geçişine yol açar. Amorflaşma süreci boyunca, Zn-N koordinasyonu korunur. Çalışılan basınç aralığında başka bir faz değişikliği bulunmadı, ancak sistemin olası tahrip oluşu 10GPa'nın üzerinde bulundu. Uygulanan basınç, amorfizasyondan hemen önce kaldırıldığında, imidazolat ligandlarının dönüşleri (salınım hareketi), bir kristal-kristal faz geçişine neden olmaktadır. Gerilme rejiminde ise -2.75GPa'a kadar herhangi bir faz geçişi tespit edilmezken, bu basınç üzerinde yapı tahrip olmaktadır. Bu araştırma projesinin son bölümünde, ZIF polimorflarının (ZIF-1, ZIF-2 ve ZIF-3) basınç altında geçişleri kapsamlı bir şekilde simüle edildi. ZIF-1, -2 GPa (gerilme bölgesi) ve 10 GPa (sıkıştırma bölgesi) arasında ardışık bazı kristal-kristal ve kristal-amorf faz geçişleri gösterir. Öte yandan, ZIF-2 ve ZIF-3, nispeten düşük sıkıştırma rejiminde hızlı kristal- amorf ve büyük olasılıkla amorf-amorf geçişler gösterirken, bütün ZIF'ler gerilme bölgesinde -3 GPa civarında tahrip olmaktadır.

Browse

Browsing Fen Bilimleri Enstitüsü by Department "AGÜ, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü"