Akıllı hidrojel ve kompozitlerin içerisinde metal nanopartiküllerin hazırlanması ve bunların hidrojen üretiminde kullanılması

Bu araştırmada, p(4-VP) ve p(VI) partikülleri silika ile kompozit, gözenekli ve kapsül gibi değişik morfolojilerde ve değişik boyutlarda sentezlenmiştir. P(4-VP) ve p(VI) partikülleri mikro emülsiyon polimerizasyonu yöntemiyle sentezlenmiştir. Gözenekli p(4-VP) ve p(VI) partikülleri hazırlamak için VTEOS kullanarak p(4-VP) ve p(VI) partiküllerinin silikalı kompozitleri hazırlanmış daha sonra hidroflorik asit (HF) ile muamele edilerek silikalar uzaklaştırılmıştır. Kapsül formunda p(4-VP) ve p(VI) partiküllerini hazırlamak için ise VTEOS ve TEOS kimyasalları kullanılarak yüzeyi vinil kaplı silika partikülleri sentezlenmiş daha sonra bu partiküller, 4-VP ve VI monomerleri ile reaksiyona sokularak, silika partikülleri p(4-VP) ve p(VI) partikülleriyle kapsüllenmiştir. Kapsüllenen silika partikülleri HF asit ile muamele edilerek silikalar uzaklaştırılmış ve kapsül formunda partiküller elde edilmiştir. Tez çalışması kapsamında hazırlanan partiküllerin karakterizasyonu için FT-IR, DLS, Zeta potansiyeli, SEM, TGA ve BET yüzey alanı analizleri gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen polimerik partiküller sulu ortamlardan, içerisinde metal iyonları yüklendikten sonra NaBH4 ile indirgenerek bunların içerisinde Co, Ni ve Cu metal nanopartikülleri hazırlanmıştır. Hazırlanan metal nanopartiküllerin miktarları AAS analizleri ile belirlenmiştir. Polimerik partikül-M (M: Co, Ni, Cu) kompozitlerinin NaBH4 veya NH3BH3 hidroliziyle hidrojen üretiminde katalizör olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Hidroliz reaksiyonlarında metal nanopartikül türü, NaOH konsantrasyonu, metal katalizör miktarı, sıcaklık ve polimerik partiküllerin morfolojisi gibi parametreler incelenmiştir. Kapsül p(4-VP)-M ve p(VI)-M kompozit partikülleri farklı sıcaklıklardaki hidrojen üretim verileri kullanılarak aktivasyon enerjisi (Ea), entalpi (?H) ve entropi (?S) gibi parametreler hesaplanmıştır.

In this investigation, p(4-VP) and p(VI) particles were synthesized as composites with silica precursors, porous and capsule at different morphology and different sizes. P(4-VP) and p(VI) particles were synthesized employing micro emulsion polymerization method. To prepare porous p(4-VP), and p(VI) particles, silica composites of p(4-VP) and p(VI) were prepared using VTEOS and then, the silica were removed from the structure by HF treatment. To prepare capsule of p(4-VP) and p(VI) particles, silica particles were prepared containing vinyl groups at the surface using VTEOS and TEOS. Following the reaction of these vinyl groups with 4-VP and VI monomers, the silica cores were encapsulated with p(4-VP) and p(VI) shell. Then, the particles in capsule structures were obtained by removing silica by HF treatment. The characterization of prepared particles were carried out using FT-IR, DLS, Zeta potential, SEM, TGA and BET surface area. Metal nanoparticles of Co, Ni and Cu were prepared within the synthesized polymeric particles by loading the corresponding metal ions from environments and reducing with NaBH4. The content of metal nanoparticles was determined with AAS measurements. Polymeric particles-M (M: Co, Ni, Cu) composites were used as catalyst in the hydrolysis of NaBH4 or NH3BH3 for hydrogen production. In hydrolysis reactions, different parameters such as the types of metal nanoparticles, NaOH concentration, the amounts of catalyst, the temperature and the morphology of polymeric particle were investigated. The activation parameters such as Ea, ?H and ?S were calculated by using hydrogen production results of capsules of p(4-VP)-M and p(VI)-M composite particles at different temperatures.