Silan türevli işlevsel gruplar kullanılarak metal-polimer malzemelerinin sentezi ve uygulamalarının araştırılması

Abstract

ÖZET Doktora Tezi SİLAN TÜREVLİ İŞLEVSEL GRUPLAR KULLANILARAK METAL-POLİMER MALZEMELERİNİN SENTEZİ VE UYGULAMALARININ ARAŞTIRILMASI Süleyman Kartaca İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı 95 + xi sayfa 2001 Danışman: Doç.Dr. Turgay Seçkin Gözenekliliği ve yüzey alam kontrollü, işlem görmüş silika kserojel, 3- glisidiloksipropiltrimetoksi silan, 3-aminopropiltrietoksi silan, y- metakriloksipropiltrimetoksi silane, 3-kloropropiltrimetoksi silane ve diğer silanlar ile modifiye edildi. Seçilen en uygun çözücü içinde silan bağlayıcı ajanları silika yüzeyi üzerine kovalent bir şekilde bağlandı. Modifiye edilen silikanın, temel fizikokimyasal özellikleri incelendi. Hidrofilik karakteri değişebilir olmasından ve silanol gruplarının kondenzasyon derecesindeki farklılıklardan yararlanılarak, silika yüzey modifikasyonu derecesini değerlendiren metotlar sunuldu. Modifiye edilen silika çeşitli değişik pigmentler kullanılarak hibrit pigment malzeme hazırlamak için kullanıldı. Organosilan bileşiklerinin kseroj eller ve bentonitler üzerine bağlanma etkinliği termogravimetrik analizler vasıtası ile organosilan konsantrasyonu açısından saptandı. Silika öncüllere kovalent bir şekilde bağlanan pigment moleküllerinin bağlanma etkinliği tespit edildi. Epoksi modifiye edilmiş silika kseroj eller üzerine katalitik Ru (II) kompleksinin kovalent bağlanması için kontrol edilen işlemler çalışıldı. UV spektrofotometresi vasıtası ile, hibrit malzemelerde pigment özelliklerinin mevcut olduğunu gösteren, hibrit pigmentlerin absorpsiyon spektrumları izah edildi. Bütün hibrit malzemeler yapısal acıdan; Diferansiyel termal analiz, Termogravimetrik analiz ve FTIR spektroskopisi ile açıklandı. Sonuçlar, silan ve sonra pigment bağlanan hibrit pigment malzemelerin kovalent bağlanması ile gerçekleştirildiğini, termal ve UV özelliklerine sahip olduklarım göstermiştir. Kserojel ve piranha solüsyonu ile temizlenmiş silikanın yüzey aktivasyonu ve morfolojik olarak farklı her silikadaki yüzeyde bulunan hidroksil gruplarının miktarı, termogravimetrik analizlerle değerlendirilmiştir. Kararlı hibrit pigment malzemelerin hazırlanması için, silanın, çözücünün, katalizörün, organofonksiyonel grubun ve kseroj eller veya silikanın yüzey işlemlerinin uygun seçildiğinin anlaşıldığı bulundu. ANAHTAR KELİMELER: Hibrit pigment, Sol-jel kimyası, Bentoni Kserojel.

ABSTRACT Phd. Thesis SYNTHESIS OF METAL-POLYMER MATERIALS BY USING SILANE DERIVATIVE FUNCTIONAL GROUPS AND INVESTIGATION OF THEIR APPLICATIONS Süleyman Kartaca înönü University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry 95 + xi pages 2001 Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Turgay SEÇKİN Treated silica xerogels with controlled porosity and surface area were modified with 3- aminopropyltrimethoxy silane, vinyltrimethoxy silane, 3- glycydyloxypropyltriethoxy silane, 3-chloropropyltrimethoxy silane, 3- thiopropyltrimethoxy silane, 3 -aminopropyltrimethoxy silane, 3,4,5- dihydroimidazole-1-yl-propyltriethoxy silane, 3-ureapropyltriethoxy silane, and 3- methacryloxypropyltrimethoxy silane. The optimum solvent was selected, in which the silane coupling agent was covalently bonded on silica surface. Basic physicochemical properties of the modified silica were estimated. Methods of evaluating silica surface modificition extent were presented, taking advantage first of all of its altered hydrophilicity and of differences in condensation extent of silanol groups. The modified silica was used to prepare hybrid pigment material by using various pigments. Grafting efficiency of organosilane compounds on xerogels and bentonite clay was optimized in terms of organosilane concentration by thermogravimetric analysis. Postgrafting efficiency of pigment molecules which covalently bonded to the silica precursor was determined. Controlled procedures for the covalent anchoring of catalytic Ru(II) complex onto epoxy modified silica xerogels have been studied. The absorption spectra of hybrid pigments elucidated by UV spectrometer indicated that dye charasteristics remain in hybrid materials. All hybrid materials were elucidated structurely by means of differential thermal analysis, thermogravimetric analysis, and fourier transfrom infrared spectroscopy. The results indicated that hybrid pigment materials in which silane coupling and dye postgrafting achieved via covalent bonding, have superior thermal and UV properties. Xerogel and surface activation of silica with piranha solutions and the amount of surface hydroxy groups present in each morphologically different silicas were optimized via thermogravimetric analysis. It was found that the proper selection of the organofunctional group of the silane, solvent, catalyst and the surface treatment of the xerogels or silica were deceive for preparation of stable hybrid pigment materials. Keywords: Hybrid pigment, sol-gel chemistry, bentonite, dye, xerogel. 11 £« i>^,4 a"«*y«T"i sav»- >Kt "Vis.