Dumanli, Ahu Gumrah

Dumanlı, Ahu Gümrah

Kocabas, Ozlem Zuleyha

Kocabaş, Özlem Züleyha

Nalbant Ergun, Asli

Nalbant Ergün, Aslı

Okyay, Firuze

Saner Okan, Burcu

Yurum, Alp

Yurum, Yuda

Yürüm, Alp

Yürüm, Yuda

Turkish

Sabanci University Research Database

Bor ve karbon nanomalzemelerin üretimi ve karakterizasyonuProf .Dr. Yuda Yürüm Burcu Saner Okan, Züleyha Özlem Kocabaş, Firuze Okyay,Dr. Aslı Nalbant Ergün, Dr. Ahu Gümrah Dumanlı, Dr. Alp YürümKOCAELİ NANOTEKNOLOJİ GÜNLERİ 2011ĐçindekilerBor ve önemiBor nitrür nanotüpler ve kullanım alanlarıProjenin amaçlarıMetal yüklü MCM-41 senteziKocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011Bor nitrür nanotüplerin katalitik yöntemlerle sentezi ve karakterizasyonuKarbon nanotüp senteziGrafen senteziYeni yakıt pili elektrotlarıBor Madeni Bor kendi başına tabiatta bulunan bir element değildir. Oksijen ve diğer elementlerle birlikte tuz halinde bulunur. Borun temel cevherleri; kernit (Na2B4O7.4H2O), boraks (Na2B4O7.10H2O), kolemanit (Ca2B6O11.5H2O) ve üleksit (NaCaB5O9.8H2O) gibi boratlardır. Bor minerallerinden elde edilen boraks ve borik asit ; özellikle nükleer Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011alanda, jet ve roket yakıtı, sabun, deterjan, lehim, fotoğrafçılık, tekstil boyaları, cam elyafı ve kâğıt sanayinde kullanılmaktadır.Saf bor tozu Boraks Kolemanit ÜleksitBor Rezervlerinin Ülkelere Göre DağılımıKocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011Türkiye Bor Rezervlerinin Maden Sahalarına Göre DağılımıBor nitrür nanotüplerBN nanotüplerinin varlığı kuramsal olarak öngörülmüş ve deneysel olarak da gözlenmiştir.1BN nanotüpler tekdüze elektronik bant açıklığına sahiptirler (−5.5 eV) ve bu değer Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011tüplerin çapına, kiralitesine ve tüp duvarlarının sayısına bağlı değildir.2BN nanotüpler yalıtkan malzemelerdir.BN nanotüpler karbon nanotüplere oranla oksidasyona daha dayanıklıdır.1 C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tan, D. Golberg, Solid State Commun. 135 (2005) 67.2 X. Blase´, A. Rubil, S.G. Louie, M.L. Cohen, Europhys. Lett. 28 (1994) 335.Kullanım alanlarıBor nitrür (BN) nanotüpler, eşsiz fiziksel, kimyasal, ısılve elektronik özellikleri nedeniyle teknolojik alandabirçok potansiyel kullanım imkanı sunmaktadır.Yalıtkan özelliği olması bakımından BN nanotüplerKocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011yalıtkan nanotüp olarak kullanılabildikleri gibi hidrojendepolama ortamı ve menekşe rengi fotoluminesanscihazları olarak da kullanılabilirler.BN nanotüpler tekdüze bant açıklıkları sayesindenanoelektronik cihazlarda kullanılabilecek eşsiz birmalzemedir.Hidrojen depolanmasıHidrojenin enerji taşıyıcısı olarak otomotiv endüstrisinde kullanılabilmesi için, yüksek kapasiteli, özgül ağırlığı düşük malzemeler içinde depolanması gerekmektedir. Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011BN nanotüplerde % 3 (ağırlıkça) civarında hidrojen depolanabilmektedir. BN Nanotüp Sentez YöntemleriBN nanotüpler;• Ark deşarj (2000oC), • Lazerle kazıma (laser ablation) (1200oC), Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011• Karbon nanotüp kalıplaması (1500oC) ve • Uygun katalizörlerin varlığında CVD (Kimyasal Buhar Depolaması) (1200oC)teknikleri ile üretilebilir.**Y. Bando, and D. Goldberg, et al. Materials Today,  10 (2007) 31-38.  BN Nanotüp Sentezindeki  ZorluklarBN nanotüplerin sentezinde standart deneykoşulları henüz belirlenememiştir. Bu nedenleaşağıdaki sorunların çözümlenmesigerekmektedir:Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011Verimin düşük olmasıYüksek sıcaklıkların gerekmesiUygun katalizör bulunamamasıÜrünlerin safsızlığıProjenin amaçlarıÖnerilen bu projenin amacı ülkemizde bol miktarda bulunan bor minerallerini kullanarak:düşük sıcaklıktaKocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011yüksek verimde saf ucuz bir şekildeBN nanotüp üretimi sağlamaktır.Fe3 + Yüklenmiş Mezogözenekli Silika MCM-41 senteziKocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011SEM ve TEM karakterizasyonuMCM-41 Fe+3 yüklü MCM-41Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011MCM-41 üzerindeki metal parçacıkların büyüklükleri 5 nm’nin altındadır.  Yüzey alanı sonuçlarıMalzeme Si/Metal(mol oranı)EDXBETYüzey alanı(m2/g)BJH Des.Gözenek hacmi(cm3/g)BJH Des. Gözenek çapı(nm)d100(nm)LatticeParametresi“a”(nm)Gözenek duvar kalınlığı“δ”(nm)Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011Fe3+-MCM-4121 1229 0.66 4.01 3.78 4.36 0.56Katalizörün aktif yüzey alanı arttıkça metal parçacıkların dağılımı da artmaktadır.**S. Chaliha and K.G. Bhattacharyya, Catal. Today 141 (2009) 225-233.BN nanotüplerin CVD yöntemi ile sentezi• BN nanotüpler CVD tekniği ile üretilmiştir. Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011• Reaktant ve katalizör bir grafit kayık içinde tüp fırınayerleştirildikten sonra değişik NH3 akış hızlarında, farklısıcaklıklarda ve farklı deney sürelerinde BN nanotüplerinüretimleri incelenmiştir.BN nanotüp için optimum deney koşullarıBor tozu+Fe2O3+Fe+3 yüklü MCM-410.8 L/dak NH3 gazıReaksiyon süresi: 1 saatReasyion sıcaklığı: 750oCBN nanotüp ve yan ürünlerSaflaştırma işlemi-14 saat 4M HCl bekletmeSaflaştırma işlemi-2Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011Saf su ile yıkama 80oC’de 1 gece kurutmaSaflaştırma işlemi-31M HNO3 eklenip 24 saat 40oC’de karıştırmaBeyaz renkte BN nanotüpGerçekleşen reaksiyon:Fe2O32NH3 (g) + 2B (s)    →    2BN (s) + 3H2 (g)SEM karakterizasyonuKocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011BN nanotüplerin çapları 20 nm ile 40 nm arasında değişmektedir*. *B. Saner, Z. O. Kocabas, A. Nalbant Ergün, Y. Yürüm, Materials Science and Engineering A, 2011, submitted. XRD ve FTIR karakterizasyonuKocaeli Nanoteknoloji Günleri 20111 N. Koi, T. Oku, M. Inoue and K. Suganuma, J. Mater. Sci. 43(2008) 2955-29612 M. Li, L. Xu, L. Yang, Z. Bai, Y. Qian, Diamond & Related Materials 18 (2009) 1421–1425.Termal gravimetrik analiz sonuçlarıKocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011 Analizler hava ortamında 5 K/dak ısıtma hızı ile yapılmıştır. ~150oC malzemedeki nem tamamiyle uzaklaşmıştır. ~ 350oC ve ~500oC’de BN nanotüplerde iki tip oksidasyon reaksiyonu gerçekleşmiştir. ~550oC’den sonra BN nanotüplerde kararlı  termal davranış gözlenmiştir. Proje çıktılarıKısa sürede ve oldukça düşük sıcaklıkta BN nanotüp elde edilmiştir. Uygulanan saflaştırma işlemi ile yüksek saflıkta ürün elde edilmiştir. Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011Elde edilen ürünlerde hem hekzagonal hem de kubik BN nanotüp oluşumu gözlenmiştir. BN nano yapılarının hidrojen depolama kapasiteleri incelenmektedir.CVD yöntemi ile karbon nanotüp üretimiAsetilen akış hızına göre karbon nanotüplerin morfolojilerinde değişiklik gözlenmiştir.  Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011A) Akış hızı= 1 L/dak B) Akış hızı= 2 L/dak C) Akış hızı=4 L/dakA. G. Dumanlı, Y. Yurum, Fullerenes, Nanotubes, and Carbon nanostructures, 19 (2011) 155-165.CVD yöntemi ile karbon nanofiber üretimiMetal oranı arttıkça karbon nanofiberin çapı büyümektedir. Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011A) Ni okzalat-NaCl katalizörü (30%) B) Ni okzalat-NaCl katalizörü (5%)Kimyasal yöntemlerle grafen üretimiGrafit Grafit oksit Grafen tabakalarıKocaeli Nanoteknoloji Günleri 20111B. Saner, F. Okyay, Y. Yürüm, Utilization of multiple graphene layers in fuel cells. 1. An improved technique for the exfoliation ofgraphene-based nanosheets from graphite Fuel 89 (2010) 1903–1910.2B. Saner, F. Dinc, Y. Yürüm, Utilization of multiple graphene nanosheets in fuel cells 2. The effect of oxidation process on thecharacteristics of graphene nanosheets, Fuel (2011), in press.Grafen oksit/polipirol nanokomposit Pt yüklü nanokompositGrafen bazlı yakıt pili elekrotlarıKocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011Elektrot Membran Elektrot Birleşimi (MEA)B. Saner, A. Yürüm, S. Alkan Gürsel, Y. Yürüm, International Journal of Hydrogen Energy, 2011, in press.Devam eden projeler Isıl ve Mikrodalga Enerji Ortamlarında Bor Nitrür NanotüplerininKatalitik Olarak Üretimi ve Bunların Hidrojen DepolanmasındaKullanılması (Proje No: 2009.Ç0230), BOREN, Ulusal Bor AraştırmaEnstitüsü, 2009-2011. Soma Tersiyer Havzası’nda Entegre Sismik Yöntemlerle KömürYayılımının Tespiti ve Kömür Gaz Potansiyelinin Araştırılması veModellenmesi (Proje No: 108G035), Tubitak, 2010-2012.Kocaeli Nanoteknoloji Günleri 2011 Karbon Nanotüplerin Katalitik Üretimlerinin Deneysel ve KuantumKimyasal Yöntemlerle Teorik Olarak İncelenmesi (Proje No: 109M214),Tubitak, 2010-2013. Genenetik mühendisliği ile desteklenen mikrobial desülfirizasyonmetotu ile Türk ve Bulgar kömürlerinden organik sülfürün ayrıştırılması(Proje No:110M001), Tubitak-Bulgarian Academy of Sciences, 2010-2013.Yürüm Araştırma Grubu

Bor ve karbon nanomalzemelerin üretimi ve karakterizasyonu

http://research.sabanciuniv.edu/17855/1/Kocaeli_nanoteknoloji_g%C3%BCnleri-11.pdf

Bor ve karbon nanomalzemelerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Sabanci University Research Database