Synthesis and characterization of microporous titano/vanadosilicate zeotype films for humidity sensing applications
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mikro ve Nanoteknoloji Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: RAMONA DAVOUDNEZHAD
Danışman: BURCU AKATA KURÇ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Çeşitli kimyasal moleküller için çevresel kontrole yönelik artan talep, sensör cihazları için yeni malzemeler geliştirmeye yönelik araştırmalara büyük ilgi duyulmasına yol açmıştır. Nem çevremizde yaygın bir unsur olduğundan, nemin ölçülmesi ve kontrolü insan konforu ve geniş bir endüstri ve teknoloji yelpazesi için gereklidir. İyi bir nem sensörünün geliştirici tasarımı, doğrusal tepki, yüksek hassasiyet, hızlı tepki süresi, kimyasal ve fiziksel kararlılık, geniş çalışma nem aralığı ve düşük maliyet gibi gereksinimleri nedeniyle oldukça karmaşık bir konudur. Ayrıca sensör performansı, geliştirilen sensörün kimyasal yapısı ve yüzey morfolojisi gibi suyun adsorpsiyon/desorpsiyon sürecini içeren parametrelerle sıkı sıkıya ilişkilidir. Bu tezde, -V-O-V- ve -Ti-O-Ti- tellerinin nem algılama davranışı üzerindeki etkisini gözlemlemek için toz ve film formlarında titanosilikat ETS-10 ve vanadosilikat AM-6 zeotip malzemeleri sentezlenmiştir. Malzeme hazırlama seçimi, farklı parametrelerin nem algılama üzerindeki etkisinin araştırılmasına olanak sağlamıştır. Bunlar film kalınlığı, kristalografik yönelim, tohum kristallerinin türü, kuantum telleri içindeki farklı kusur oluşumları ve son olarak ETS-10 yapısındaki vanadyum katkısının etkisi olarak özetlenebilir. Tüm numuneler FE-SEM, XRD, Raman ve XPS analizleri ile karakterize edilmiştir. Nem algılama için, farklı bağıl nem değerlerine sahip on bir doymuş tuz çözeltisi ile bir bağıl nem deney düzeneği tasarlanmıştır. Doymuş tuz çözeltileri kullanılarak sabit nem ortamlarında sensör hassasiyeti ve tepki süresi gibi nem sensörü parametrelerinin belirlenmesi empedans analizörü aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Nem sensörlerinin bağıl nem değerlerindeki değişimlere karşı hassasiyeti, belirli frekanslarda ölçülen empedans verilerine göre belirlenmiştir. Bu çalışmanın ilk bölümünde titanosilikat ETS-10 ve vanadosilikat AM-6 zeotip tozları sentezlenmiş ve döndürmeli kaplama yöntemiyle ince filmler hazırlanmıştır. Bu iki izoyapılı zeotipin nem algılama davranışı orta ve yüksek bağıl nem seviyelerinde yüksek hassasiyet göstermiştir. Bu tezin ikinci bölümünde, kuantum tellerinin ve yönelimlerinin nem algılama davranışı üzerindeki etkisini daha iyi anlamak için, ETS-10 ve AM-6 filmleri ikincil büyüme yöntemiyle hazırlanmıştır. Bu amaçla, tohum katmanı olarak ETS-10 tozu kullanılmıştır. Bu filmlerin nem algılama performansı, vanadyum kaynağı olarak vanadil sülfat ile hazırlanan AM-6 filmlerinin tüm bağıl nem aralığında hazırlanan tüm filmlerden daha iyi performans gösterdiğini ortaya koydu. Bu tezin son bölümünde, kuantum telinde hem vanadyum hem de titanyum atomlarının farklı koordinasyonlara sahip olduğu bir yapı araştırılmıştır. Bu, titanosilikat ETS-10 yapısına vanadyum eklenerek modifiye edilmesiyle gerçekleştirilmiştir. Sensörler döndürmeli kaplama metodolojisi ile hazırlanmıştır. V/Ti+V=0.2 miktarına sahip vanadyum katkılı örnekler, düşük bağıl nem seviyelerinde diğer katkılı örneklere göre daha iyi hassasiyet göstermiştir.