03
Haz
08

Yeni nesil metal katalizörler

Nanometre boyutundaki malzemeler, çoğu zaman kütlesel (bulk) büyüklükteki aynı malzemelere kıyasla sıra dışı ve cazip özellikler sergilerler. Çünkü malzemelerin boyutları küçüldükçe, yüzeyde yer alan atom sayısı artmakta ve kütlesel özelliklerinin yerine atomik özellikleri öne çıkmaktadır. Nanoteknolojinin devrim yaratacağı düşünülen sihri de bu ilkeye dayanmaktadır. Örneğin, nanometre ölçeğinde metallerde, optik spektrumun görünür bölgesinde normalde gözlenmeyen çok kuvvetli bir soğurma bandı belirmektedir. Bu davranış atomların iletken enerji seviyesinde bulunan elektronların eşuyumlu salınımlarından kaynaklanmakta (surface plasmon) ve metal parçacıklarının farklı büyüklüklerde farklı renklere bürünmesine neden olmaktadır. Altında yatan bilimsel gerçekler tam olarak bilinmiyorduysa da, metal nanoparçacıkları tarihte birçok medeniyet tarafından yaygın biçimde kullanılmıştır. Avrupa’da katedrallerin camlarını renklendirmek amacıyla, Çin’de de değişik renkte vazo ve süs eşyası olarak kullanıldığı tespit edilmiştir.

Nanometrik boyuttaki cisimlerin başat sorunu, çok geniş yüzey alanına sahip olduklarından topaklanma eğilimi göstermeleridir. Topaklanma, parçacıklardan elde edilmek istenen etkin yüzey alanını, bu ise malzemeden beklenen makroskopik performansı düşürmektedir. Parçacıkları birbirinden ayrı tutmak bu alanda çalışan bilimcileri hayli meşgul etmektedir. Öbeklenmedikleri sürece, metal parçacıklarının yüzey plasmon özelliği gösterdikleri bilinmektedir. Optik özelliklerinin yanı sıra,  nanoparçacıkların belki de en önemli ve yaygın uygulaması katalizör olarak kullanılmalarıdır. Katalizörler, bir kimyasal tepkimenin gerçekleşmesini tetikleyen, kolaylaştıran maddeler olarak tanımlanırlar. Her ne kadar günlük hayatta katalizörlerle karşılaşmasak da, aslında çokça kullandığımız birçok ürünün katalizör kullanılmadan üretilmesi neredeyse imkânsızdır. Örneğin, hidrojenlenme metalik paladyum parçacıklarının katalizlediği önemli bir organik tepkimedir. A, E ve K vitaminlerinin üretimi için gereken ara ürünler, birtakım doymamış hidrokarbonların hidrojenlenmesi sonucunda oluşmaktadır ve metalik paladyumun katalitik özellikleri olmaksızın, adı geçen vitaminlerin endüstriyel üretimleri düşünülemez.
Katalitik malzemelerin performansı sahip oldukları etkin yüzey alanı, diğer bir deyişle metal parçacıklarının boyutu ile doğru orantılıdır. Yani parçacık küçüldükçe, yüzey alanı artmakta ve parçacık yüzeyi ortamla daha fazla etkileşmektedir. Bu yüzden katalizörlerin nanometre boyutunda üretilmesi malzemenin performansını artırmakta ve oluşması beklenen kimyasal tepkimenin daha hızlı ve kolay gerçekleşmesini sağlamaktadır. Katalizörler yüzey alanı geniş destek malzemeler (alttaş, substrat) üzerine konumlandırılırlar. Bu işlemdeki en önemli kriter parçacıkların alttaş yüzeyine topaklanma olmaksızın homojen biçimde dağıtılabilmesidir. Katalizör malzemenin verimi, sadece kendisinin değil alttaş malzemenin sağlamış olduğu yüzey alanı ile de doğru orantılıdır. Şu an kullanılagelen mevcut alttaş malzemeler, gözenekli yapıya sahip kil, zeolit gibi doğal veya seramik bazlı sentetik malzemelerdir. Sentetik yolla, kolaylıkla ve düşük maliyetle üretilebilen, yüzey alanı geniş polimerik bir malzeme, bu alandaki eksikliği önemli ölçüde giderecektir. İşte tam bu noktada alttaş hazırlama yönteminin önemi ortaya çıkmaktadır. Elektrodokuma (electrospinning), geniş yüzey alanına sahip alttaş malzeme üretimi için çok elverişli bir yöntem sunmaktadır.1
Elektrodokuma, polimer çözeltisi veya ergiyiğine yüksek potansiyel farkı uygulanarak mikron-altı/nanometre çapında polimerik liflerden oluşan “nanoyapı”ların üretim tekniği olarak tanımlanabilir. Bu yöntemin ilk uygulamaları 20. yüzyılın başlarına rastlamasına rağmen, bilimsel literatürde 1990’lardan sonra ses getirmeye başlamıştır. Yöntem, ülkemizde de birçok grup tarafından etkin bir biçimde kullanılmaya başlamıştır. Deney düzeneği basitçe şöyle özetlenebilir: İnce bir tüp içerisinde bulunan ergiyik polimere veya polimer çözeltisine 5-30 kV mertebesinde doğru akım uygulanır ve tüp ucunda oluşan polimer damlacığından yaklaşık 10 cm. uzağa iletken ve topraklanmış bir levha konulur. Uygulanan elektrik kuvvetinin polimer damlacığının yüzey gerilimini yenmesiyle, damlacıktan, topraklanmış levhaya doğru jet halinde bir kütle transferi oluşur. Deney düzeneği basit bir elektrik devresi olarak düşünülürse, kütle transferinin oluşması aslında bu devrenin kapanması anlamına gelir. Çözgenin uçmasıyla, dakikalarla ifade edilebilecek kadar kısa bir zaman aralığında, levha üzerinde, rast gele dağılmış ince polimerik liflerden oluşan, yüzey alanı geniş ince bir film oluşur. Film kalınlığı dokuma süresi ile rahatlıkla ayarlanabilir. Yeterli kalınlığa ulaşmış bir film, levha yüzeyinden ayrılarak alttaş olmadan da kullanılabilmektedir. Dokuma sonucunda oluşturulan lif morfolojisi (çap, şekil), deneysel değişkenler (çözelti derişimi, iletkenliği, yüzey gerilimi, uygulanan potansiyel farkı vb.) kullanılarak kontrol edilebilir. Bu işlem sayesinde geleneksel yöntemlerle elde edilemeyecek incelikte lifler üretmek mümkündür. Şekil 1’de, laboratuvar koşullarında geleneksel ıslak çekim metoduyla üretilen en ince poliüretan lif ile aynı polimerin elektrodokuma ile elde edilen en kalın liflerinin oluşturduğu ağsı yapısı görülmektedir.

Mustafa M. Demir


0 Responses to “Yeni nesil metal katalizörler”



  1. Yorum Yapın

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s


İstatistikler

  • 2.311.620 Tıklama

Son Eklenen Yazılar

Haziran 2008
P S Ç P C C P
« May   Tem »
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

En fazla oylananlar


%d blogcu bunu beğendi: