SPİRO GRUPLAR İÇEREN ISIL OLARAK DÜZENLENMİŞ POLİMER MEMBRANLARIN SENTEZİ VE GELİŞTİRİLMESİ
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Başkanlığı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Ayşe Gizem Kırıkcı
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mehtap ŞAFAK BOROĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son yıllarda, membran teknolojisi; büyük ölçekli endüstriyel ayırma, verimliliği artırma ve maliyet etkinliği açısından oldukça önemli hale gelmiştir. Yüksek performanslı polimerik gaz ayırma membranları, hidrojen geri kazanımı, doğal gaz arındırma, havadan azot üretimi ve karbon dioksit yakalama gibi önemli uygulama alanlarına sahiptir. Isıl işlemle yapısı yeniden düzenlenmiş polimerler (thermally rearranged polymers-TR) ve yapısında mikrogözeneklilik olan polimerler (polymers of intrinsic microporosity-PIMs), son yıllarda keşfedilen yeni nesil mikro-gözenekli malzeme sınıfıdır. Bu çalışmada, gaz ayırma performansını artırmak için TR polimerlerin ve PIM'lerin yapısal özelliklerini birleştirmek amaçlanmıştır. Bu amaçla PIM-TR-PBO (veya spiro-TR-PBO) olarak adlandırılan termal olarak yeniden düzenlenmiş yeni spiro merkezleri içeren polibenzoksazol membranlar ve dolgu maddesi olarak seçilen ZIF-8 (Zeolitik imidazol çerçeve) ile yüklü karışık matrisli membranlar sentezlenmiştir. Poliimid sentezi için monomer olarak 3,3,3',3'-tetrametil-1,1'-spirobisindane-5,5'diamino-6,6'-diol yapısı sentezlenmiş ve 6FDA dianhidriti ile PIM-6FDA-OH poliimidi sentezlenmiştir. Hidroksi diamin monomeri olarak sentezlenen 3,3,3',3'-tetrametil-1,1'-spirobisindane-5,5' diamino-6,6'-diol monomeri kütle spektroskopisi (MS), nükleer manyetik rezonans (1H NMR ve 13C-NMR) ve fourier dönüşümü kızıl ötesi spektroskopisi ile karakterize edildi. ZIF-8 kristalleri oda sıcaklığında sentezlenmiştir. ZIF-8, X-ray difraktometresi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), çoklu BET yüzey analizi, fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR), dinamik ışık saçılması (DLS) ve termal gravimetrik analiz (TGA) yöntemleri ile karakterize edildi. PIM-6FDA-OH içerisine ağırlıkça %20 ZIF-8 partikülleri eklenerek karışık matris membranları hazırlandı. PIM-6FDA-OH membranları ve PIM-6FDA-OH/ZIF-8 karışık matrisli membranları, 400 °C'de termal işlem ile ısıl olarak yeniden düzenlenmiş polimer membranlara dönüştürüldü. PIM-6FDA-OH membranı ve PIM-6FDA-OH/ZIF-8 membranı, X-ışını difraktometresi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve termal gravimetrik analiz (TGA) ile karakterize edildi. Saf ve karışık matrisli membranların gaz taşıma özellikleri, H2, CO2, O2, N2 ve CH4 gazları için 1 bar besleme basıncı ve 35 °C analiz edildi., PIM-TR-PBO'nun gaz geçirgenliği H2, CO2, O2, N2, CH4 için çarpıcı şekilde artarken, seçiciliği kısmen artmıştır. Gaz ayırma uygulamaları için, yaklaşımımız -OH fonksiyonel grubu içeren polimerlere ve ZIF'lere dayalı olarak karışık matrisli membranların araştırılmasında umut vaat eden bir yol sunabilir.