Küresel ısınma ve iklim değişikliği ile mücadelede alternatif bir çözüm: metal organik kafesler (MOK) ; sentez ve CO2 tutma

Abstract

Küresel Isınma ve İklim Değişikliği ile Mücadelede Alternatif Bir Çözüm: Metal Organik Kafesler (MOK); Sentez ve CO2 Tutma Bu tez çalışmasında, iklim değişikliğine yol açan en önemli etkenlerden olan küresel ısınma giriş seviyesinde ele alınmış ve ona karşı olan mücadelede değer taşıyabilecek özel bir sınıfa ait olan malzemeler “Metal Organik Kafesler(MOF)” incelenmiştir.Son yıllarda yoğun bir şekilde bilimsel çevrelerde üzerinde çalışılan “Gözenekli Malzemeler”in bir alt sınıfı olan MOF’lar sahip oldukları üstün selektif gaz adsorpsiyonu, gaz depolama..vb özellikleri sayesinde nicelik olarak yeryüzünde en etkin sera gazı olarak kabul edilen Karbon Dioksit(CO2) emisyonlarını azaltmada rol alabilecek önemli adaylardır.Yapısal özellikleri gereği MOF’lar farklı metal kaynakları ve farklı organik ligandlarla (bağlayıcılarla) sentezlenebilmektedirler. Bu özelliğin doğal sonucu olarak farklı gaz adsorpsiyon özelliklerine sahip yeni MOF malzemeleri geliştirilebilecektir. Metal Organik Kafesler incelenirken, öncelikle farklı metal kaynaklarından sentezleri gerçekleştirilmiştir. Sentez yöntemi olarak Mekanokimyasal Sentez tercih edilmiştir.Metal tuzları,organik bağlayıcılarla beraber öğütme ünitesinin içinde reaksiyona konmuştur.Reaksiyonun oluşması için öğütme ünitesinin içerisinde yer alan topların çarpışma hareketinden doğan mekanik enerjiden faydalanılmıştır. Mekanokimyasal sentez, hidrotermal ve solvotermal sentezgibi diğer konvansiyonel MOF sentezi türlerinde olduğu kadar çözücü solvent gerektirmemektedir.Bu durum Mekanokimyasal sentezin “yeşil” çevreci boyutunu ortaya koymakta ve bu tez çalışmasında tercih edilmesindeki önemli faktörlerden birini oluşturmaktadır. İlerleyen etapta, elde edilen malzemelerin yapısal ve yüzeysel karakterizasyonlarıgerçekleştirilmiş ve Karbon Dioksit(CO2)’i adsorplama kapasiteleri gravimetrik olarak ölçülmüştür. Farklı metal kaynaklarından sentezlenen malzemelerin adsorpsiyon değerleri karşılaştırılmıştır. Çalışma söz konusu malzemelerin üzerlerinde çalışma yapılmış iyileştirilmiş versiyonlarının ve olası diğer türevlerinin küresel ısınmaya karşı CO2 emisyonunu azaltma çalışmalarında rol oynayabileceğini öngörmektedir.

ENGLISH SUMMARY An Alternative Solution for the Global Warming and the Climate Change: Metal Organic Frameworks (MOF); Synthesis and CO2 Capture In this thesis work, global warming; being largely considered as one of the major causes of the climate change was reviewed at an introductory level and a relatively new class of materials called as “Metal Organic Frameworks” was studied. MOF’s constitute one of the subclasses of “Porous Materials” which were intensively studied during last years. These materials have been emphasized on for their potential properties of superior selective gas adsorption, gas storage..etc and due to these characteristics, they are considerable candidates to take part in projects such as reducing CO2emissions. Additionally, due to their structural features, metal organic frameworks could be possibly synthesized with different metal sources and different organic ligands. The natural consequence of this fact will give path to the development of new MOF materials with different adsorption characteristics. While realizing research on MOF materials, the synthesis of the final products was carried out primarily by different metal sources. The used synthesis method was “Mechanochemical Synthesis”. Metallic salts mixed together with organic ligands, were put into the grinding unit cell to realize the reaction. The reaction was supported by the mechanical energy derived from the collision of the balls contained in the grinding unit cell. Mechanochemical Synthesis does not require similar amounts of solvent as it is required in conventional synthesis types such as hydrothermal and solvothermal methods. This point shows out the “green” environmental side of the mechanochemical synthesis and constitutes one of the major reasons for which this synthesis method was preffered for this thesis work. During the following steps, structural and surface characterizations were carried out and adsorption capacity of these synthesized products were measured. The comparison of adsorption values of the products derived from different metal sources was accomplished. This work predicts the potential role of the so issued products and their derivatives within projects related with reduction of CO2 emissions.