Ultrasonik Sprey Piroliz (usp) Yöntemi İle Nano Yapılı Kurşun Oksit Üretimi Ve Karakterizasyonu

dc.contributor.advisor Gürmen, Sebahattin tr_TR
dc.contributor.author Aşık, Burak tr_TR
dc.contributor.authorID 450637 tr_TR
dc.contributor.department Üretim Metalurjisi tr_TR
dc.contributor.department Manufacturing en_US
dc.date 2012 tr_TR
dc.date.accessioned 2012-12-07 tr_TR
dc.date.accessioned 2015-09-07T07:57:08Z
dc.date.available 2015-09-07T07:57:08Z
dc.date.issued 2013-02-07 tr_TR
dc.description Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012 tr_TR
dc.description Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012 en_US
dc.description.abstract 21. yüzyılın ikinci yarısında ortaya çıkan Nanoteknoloji kavramı, üretilen nano boyuttaki malzemelerin özelliklerinin geleneksel malzemelere oranla ne kadar değişebileceğinin fark edilmesi sonrası hızla yaygınlaşmaya başlamış, günümüzün gelecek vaad eden teknolojisi haline gelmiştir. Gelişen teknoloji sayesinde verimi ve güvenilirliği artan karakterizasyon ve üretim uygulamaları, keşfedilecek çalışma alanları ve yeni özellikleri ortaya çıkarılacak pek çok malzemeye ön ayak olmuştur. Boyutları 100 nm altına düşen partiküllerin göstermiş olduğu ilginç özellikler sanayide de pek çok alanda kullanılmaya başlanmış, elektrik-elektronik, boya, tekstil, otomotiv, kimya ve çevre gibi çeşitli disiplinlerde uygulama alanları bulmuştur. Partikül üretim yöntemleri iki temel yaklaşım çerçevesinde sınıflandırılır. Bunların birincisi yukarıdan aşağıya diğeri ise aşağıdan yukarı yaklaşımıdır. Bu iki yaklaşım altında listelenebilecek pek çok yöntem mevcuttur. Ultrasonik Sprey Piroliz (USP) tekniği bu yöntemler arasında çok yönlülüğü, ekonomik oluşu ve uygulama kolaylığı ile çalışmamıza konu olmuştur. USP tekniği sayesinde çok geniş bir aralıkta kimyasal bileşim, morfoloji ve boyuta sahip metalik, intermetalik ve seramik partikül üretimi mümkündür. Kurşun oksit sağlık ve çevre alanındaki olumsuz etkilerinden sıkça bahsedilmesine rağmen kullanıldığı alanlarda uzun ve bir güvenilir geçmişe sahip yegâne malzemeler arasındadır. Enerji depolama, gaz sensörü uygulamaları, cam üretimi, pigment endüstrisi ve boya sanayi en önemli uygulama alanları olan kurşun oksit asıl ve en önemli somut faydasını enerji depolama alanında göstermektedir. Özellikle kurşun asit batarya teknolojisinin ortaya çıkışını takiben artan kurşun oksit kullanımı, enerji depolama ünitesi olarak kurşun asit bataryaların kendilerini kanıtlamaları ile birlikte ivmeli bir şekilde artan gelişim göstermiştir. Son yüzyıla damgasını vuran yegâne enerji depolama uygulaması olan kurşun asit bataryalar, yüksek enerji yoğunlukları ile günümüzün en önemli teknolojik gelişmelerinden biri olan elektrikli otomobillerde de diğer enerji depolama uygulamalarına yardımcı ünite olarak düşünülmekte, nanoteknoloji vasıtası ile gelinen noktada da elde edilen gelişmeler kurşun asit bataryaların yeterli verimde çalışmasına olanak sağlamaktadır. Bu sayede gelecekte karşılaşılacak elektrikli otomobillerde de kurşun asit bataryaların kullanılması, bu amaca yönelikte bu alanda nanoteknolojinin de içinde bulunduğu pek çok araştırmanın yapılması muhtemeldir. Bu tez çalışmamızda Ultrasonik Sprey Piroliz (USP) yöntemi ile mikron altı boyutta kurşun oksit partikülleri üretimi için yüksek safiyette kurşun asetat tuzu kullanılmıştır. Üretim sırasında 0,4M, 0,6M, 0,8M arasında değişen başlangıç çözelti konsantrasyonu, 600 ºC, 700 ºC, 800 ºC arasında değişen sıcaklıklar, 1,3 MHz ultrasonik frekans ve 0,5 l/dak. sabit gaz (hava) akışı kullanılmıştır. Çalışmalar sonucu üretilen partiküllerin faz analizleri için X ışınları difraktometresi (XRD), boyut ve morfolojilerinin tespiti için taramalı elektron mikroskobu (SEM) , kütle oralarının tayini için enerji dağılım spektroskopisi (EDS) kullanılmıştır. Çalışmaların sonucu olarak nihai ürünlerin özelliklerinin, başlangıç çözelti konsantrasyon ve deney sıcaklığına bağlı değişimi incelenmiştir. tr_TR
dc.description.abstract The concept of “Nanotechnology” came up in the middle of 21th century, spreaded its importance rapidly and became the most promising technology nowadays after understanding how nanotechnology can change whole properties of materials produced via nanotechnological processes compared to traditional methods of production. All advancements regarding nanotechnology now help people to make life more efficient and easier, so that nanotechnology present many products in application fields such as space/aircraft technology, energy, electrics/electronics, chemistry, material science, automotive, medicine, environmental, and military sectors. All these advances are result of discoveries in production and identification techniques. Fabrication and characterization applications which have extremely rising dependability and efficiency through developing technology initiated not only numerous mateials to be discovered and came up with new properties out of ordinary, but also field of studies to be explored. Through this rate of increase in investment and investigation of nanotechnology, it is not hard to forecast that market of nanotechnology will reach up to trillions of dollars in the world within a few years. “ Nano size powder, nano-particle, nano-crystalline and nano-structure” words have been using extensively since the early of the 1990’s. So, the synthesis of nano-structured materials has attracted considerable attention in the past few years. Instead of classical physics theories are obeyed by traditional materials, nano structured materials obey quantum mechanics and quantum laws due to their dimentions and special morphologies. Therefore, they can achieve extra-ordinary, unique properties. Particle production methods can be classified basically within the scope of two approaches. One of them these two approaches is bottom up and the other one is top down approaches. Bottom-up approach is based on depositing atoms or molecules as nano-sized structures, whereas “top-down” approach is based on sizing materials down to the nano-sized structures starting from macro-sized, bulk raws. High energy ball milling, electrodeposition, lithography are important examples of top-down approach. On the other hand, sol-gel, chemical vapour condensation (CVC), inert gas condensation (IGC), and aerosol based methods such as flame spray pyrolysis (FSP) and spray pyrolysis (SP) are widely-used methods in bottom-up approach. However, there are plenty of methods can be indexed under these two approaches, Ultrasonic Spray Pyrolysis (USP) method will be subjected to our study due to its versatile, economic and easy to use nature. USP is an all-round method which has been came up by CENG (Center for Nuclear Studies in Grenoble) in 1971 as pyrosol technique. Ultrasonic Spray Pyrolysis (USP) involves four major steps: (1) generation of drops from a precursor solution, (2) drop size shrinkage due to evaporation, (3) reduction/thermal decomposition, and (4) solid particle formation. Among other steps, the key step is aerosol formation. Ultrasound waves are generated in piezoelectric transducer and transferred into the solution. The special design of ultrasonic atomizer focuses ultrasound generated into one point that is called geyser. The effect of ultrasound wave can let aerosol drop free in the carrier gas atmosphere. With the help of the carrier and/or reduction gases, aerosol drops will go through the furnace at desired temperature for the chemical reaction. It’s relatively easy method that doesn’t need detailed experimental setup preparations. It allows producing different kinds of nanomaterials such as metallic, intermetallic, ceramic, composite nanomaterials in very wide variety of chemical composition, morphology and size. Although the negative effects of lead oxide on nature and health are frequently mentioned, it is the unique material that has been used for a long time for all current applications dependably. The basic and most significant impact of lead oxide occurs on the energy storing applications however there are many other respectable application fields such as gas sensing, glass production, pigment and paint industry. Particularly the increasing usage of lead oxide later then the invention of lead acid battery technology, showed a cumulatively rising trend after lead acid batteries proved themselves as a trustable energy storage unit. Lead-acid technology currently remains the most reliable, safe and affordable power source. None of the new developed battery types (e.g. Li-ion and Ni-MH batteries) has so far reached the commercial success of the lead-acid battery. This is partly a result of the continuous development and evolution of the lead-acid battery, which has led to major improvements in performance. Lead acid batteries, unique energy storing application that stamped its remarkable impact on last century, are also considered as the supportive unit for automotive battery industry, one of the leading technological developments nowadays, and some other energy storage applications such as solar cells, hydrogen storage units etc. with their high energy density. By the way, the obtained evolvements at the point science reached with the help of nanotechnology allow lead acid batteries to present adequate effciency. Therefore it is extremely expectative to see lead acid batteries in electric vehicles will be common in soon time and to face most of studies, including nanotechnology, goal-oriented for developing lead acid battery technology. In this study, commercial grade high purity lead acetate salt was used in order to produce submicron sized lead oxide particles via Ultrasonic Spray Pyrolysis (USP). During production, precursor solution with different concentrations varying from 0,2M; 0,4M; 0.8M, temperatures varying from 600°C, 700°C and 800°C, constant ultrasonic frequency fixed up to 1,3 MHz and 0,5ml/min carrier gas (air) flow rate were determined as experimental variables. Yield particles were subjected to X-ray diffraction analyses (XRD) for phase analyses, crystalline size and crystal structure, Scanning Electron Microscopy (SEM) for particle size and morphology, Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) for mass ratio determination. As consequence, yield particles’ properties such as crystal and particle size, morphology were investigated according to temperature and precursor solution concentration change. Primary and secondary particles can be clearly revealed from the SEM images. The morphology of the particles is almost spherical and lamellar at lower temperature, but it turned into spherical and porous structure by temperature increase. According to EDS results, there were no impurity trace which breaks stochiometric rates. Crystallite size is also calculated with the help of Debye-Scherrer equation. Results showed that crystallite size of PbO particle shows ascending trend by temperature rise whereas there were no big chance by concentration increase. en_US
dc.description.degree Yüksek Lisans tr_TR
dc.description.degree M.Sc. en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11527/9181
dc.publisher Fen Bilimleri Enstitüsü tr_TR
dc.publisher Institute of Science and Technology en_US
dc.rights İTÜ tezleri telif hakkı ile korunmaktadır. Bunlar, bu kaynak üzerinden herhangi bir amaçla görüntülenebilir, ancak yazılı izin alınmadan herhangi bir biçimde yeniden oluşturulması veya dağıtılması yasaklanmıştır. tr_TR
dc.rights İTÜ theses are protected by copyright. They may be viewed from this source for any purpose, but reproduction or distribution in any format is prohibited without written permission. en_US
dc.subject Nano teknoloji tr_TR
dc.subject nanopartiküller tr_TR
dc.subject kurşun asetat tr_TR
dc.subject kurşun oksit tr_TR
dc.subject ultrasonik sprey piroliz tr_TR
dc.subject Nano technology en_US
dc.subject nanoparticles en_US
dc.subject lead acetate en_US
dc.subject lead oxide en_US
dc.subject ultrasonic spray pyrolysis en_US
dc.title Ultrasonik Sprey Piroliz (usp) Yöntemi İle Nano Yapılı Kurşun Oksit Üretimi Ve Karakterizasyonu tr_TR
dc.title.alternative Production And Characterization Of Nano Structured Lead Oxide Via Ultrasonic Spray Pyrolysis (usp) en_US
dc.type Master Thesis en_US
Dosyalar
Orijinal seri
Şimdi gösteriliyor 1 - 1 / 1
thumbnail.default.alt
Ad:
13124.pdf
Boyut:
2.16 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Açıklama
Lisanslı seri
Şimdi gösteriliyor 1 - 1 / 1
thumbnail.default.placeholder
Ad:
license.txt
Boyut:
3.14 KB
Format:
Plain Text
Açıklama