Karbondioksitin tutulması için mikrokapsül sentezi ve karakterizasyon çalışmaları
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: RABİA TİRYAKİ
Danışman: FUNDA TURGUT BAŞOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Mikrokapsüller, kimyasal adsorpsiyon ve fiziksel adsorpsiyonu birleştirerek CO₂'yi etkin bir şekilde yakalar ve kontrollü reaksiyonlar sağlar. Mevcut alternatiflerden daha güvenli ve verimli olup, büyük ölçekli karbon tutulmasında umut verici bir malzeme olabilir. Mikrokapsüller, CO₂'yi seçici olarak yakalayan malzemeler içeren çekirdek-kabuk yapısına sahiptir. Emülsiyon polimerizasyonu, mikrokapsüllerin sentezinde tercih edilen yöntemdir ve bu süreçte çekirdek malzemesi (örneğin, 2-amino-2-metil-1-propanol, AMP), bir yağ fazında dağıtılır ve kabuk malzemesinin polimerizasyonu damlacıkların etrafında gerçekleşir. Bu yöntemle mikrokapsüllerin boyutu, dağılımı, kabuk kalınlığı ve kapsülleme verimliliği kontrol edilebilir. Bu çalışmada çekirdek sorbent olarak AMP, N-Metil-2-Poliridon (NMP) kullanılmıştır. AMP düşük viskoziteli ve yüksek CO₂ absorpsiyon kapasitesine sahip bir malzeme olup, NMP polimerlerin çözülmesini kolaylaştırır. Tetreatil Ortosilikat (TEOS) ise kabuğu oluşturan silika kaynağıdır. Sentez parametreleri; çekirdek materyal miktarının Silisyuma oranı, karıştırma hızı, çözelti sıcaklığı vb., mikrokapsül oluşumu ve yapısal özellikler üzerindeki etkileri belirlemek için değiştirilmiştir. Mikrokapsüllerin yapısal özelliklerini karakterizasyon çalışmaları ile belirlemek için X-Işını kırınım desenleri, azot adsorpsiyon desorpsiyon izotermlerinden faydalanılmıştır. Yapıdaki elementlerin formları ve BET yüzey alanları, gözenek hacim ve alanları, gözeneklerin ortalama çapları belirlenmiştir. Yapıdaki fonksiyonel gruplar için FTIR analizleri ve XPS analizleri gerçekleştirilmiştir. Partikül boyut analizi ile mikrokapsüllerin boyutları değerlendirilmiştir. Termal kararlılık için TGA analizlerinden faydalanılmıştır. SEM görüntüleri ile yapının morfolojisi ve mikrokapsüllerin oluşumu değerlendirilmiştir. Bu numunelere ait izoterm davranışının ise BDDT (Brunauer-Deming-Deming-Teller) sınıflandırması içerisinde, yapısında mezogözenek içeren katılara ait adsorbsiyon/desorpsiyon izoterm davranışını gösteren, IV. tip izoterme benzerlik gösterdiği belirlenmiştir Histeresis oluşumu, mezogözenekli yapıdan dolayıdır. AMP ve NMP içeren örneklerin adsorplanan azot gaz hacimleri 300-750 cm3/g civarında iken yalnızca AMP içeren örnekler için adsorplanan azot gaz hacmi ~950 cm3/g olarak elde edilmiştir. Çok nokta BET yüzey alanı AMP ve NMP içeren örneklerde 450-700 m²/g civarında elde edilirken sadece AMP içeren örneğin BET yüzey alanı yaklaşık 622 m²/g olarak elde edilmiştir. Örneklerin BJH metodu ile elde edilen ortalama mezogözenek boyutları 33-136 Å aralığında elde edilmiştir. SEM görüntüleri incelendiğinde, AMP ve NMP içeren örneklerde de sadece AMP içeren örneklerde de düzgün yapılı homojen dağılımlı mikrokapsüllerin oluştuğu anlaşılmıştır. Sadece AMP içeren mikrokapsülün 1200C de karbondioksit tutma kapasitesi 4,24 mmol CO2/g sorbent olarak elde edilmiştir.