Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Arif Hışır
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Gülnur Keser Karaoğlan
Özet:
Yirminci yüzyılın ilk yarısında gerçekleştirilen
muhtemelen en önemli keşiflerinden birisi, mavi ve yeşil organik pigmentlerin
en önemli grubu olarak kabul edilen ftalosiyaninlerin keşfidir.
Tetrabenzoporfirintetraaza türevi olarak düşünülen ftalosiyanin sistemi
düzlemseldir ve dört nitrojen atomu ile birbirine bağlanan 16 üyeli, 18 π
elektrona sahip alternatif bir karbon ve azot atomu halkası oluşturan dört
izoindol ünitesinden oluşur. Fonksiyonel renklendiriciler olarak; elektrokromik
sistemlerde, elektrofotoğrafide, optik veri depolamada, organik güneş hücrelerinde ilgi duyulurlar.
Ftalosiyaninler 400–800 nm görünür ışık bölgesinde oldukça kararlıdırlar. Bu
bölgede yüksek molar absorpsiyon katsayısına sahiptirler ve katalitik özellikler
gösterirler.
Ftalosiyaninler (Pc) ve Pc-TiO2 nanokompozitler için diğer önemli
uygulama alanları
ise, optik spektrumun kırmızı bölgesinde (yaklaşık 700 nm de) yoğun
absorpsiyonu ve üstün fotofiziksel özellikleri nedeniyle fotodinamik tedavide
fotoduyarlılaştırıcı olarak kullanılmaları ve son zamanlarda
çokça ilgi duyulan, organik
kirleticilerin görünür ışık altında
TiO2'nin aktivasyonu sağlanarak parçalanmasıdır. Bu özellik, Pc-TiO2 nanokompozitlerin,
atık sudaki organik kirleticilerin fotokatalitik bozunmasına neden olan
mükemmel adaylar olmasını sağlar. Bu
bağlamda, çeşitlilik ve ışığa duyarlılığın iyileştirilmesi için yeni Pc
ve Pc-TiO2
nanokompozitlerin sentezlenmesi halen daha büyük ilgi çekmektedir. Diğer
taraftan Boyaya Duyarlı Güneş Pillerinde (DSSC) kullanılarak fosil temelli
enerji kaynaklarına alternatif olarak güneşten elde edilen enerjinin veriminin
arttırılması amaçlanmaktadır.
Bu tez çalışmasında sentezlenen ftalosiyanin türevlerinin
farklı çözücüler içerisindeki fotokimyasal ve fotofiziksel özellikleri üzerine
araştırmalar ve ayrıca tekstil endüstrisinde kullanılan katyonik boyar
maddelerden birisi olan Metilen Mavisinin ftalosiyanin-TiO2 nanokompozitler
yardımıyla görünür ışık altında fotokatalitik olarak parçalanması yer
almaktadır.
Çalışmanın ilk bölümünde trans-4-Hidroksisinnamik
asit ile 4-nitroftalonitril bileşikleri kullanılarak ftalonitril türevi olan L1
(4-(4-(karboksietilen)fenoksi)ftalonitril) bileşiği sentezlendi ve sentezlenen
bu başlangıç bileşiği kullanılarak periferal tetra sübstitüe metalsiz (Pc3,
verim: 37%), Çinko(II) (Pc4,
verim: 62%), Kobalt(II) (Pc5,
verim: 37%), Bakır(II) (Pc6,
verim: 36%), okso-Titanyum(IV) (Pc7,
verim: 39%) ftalosiyanin bileşikleri,
Silikon ftalosiyanin diklorür ile trans-4-Hidroksisinnamik asit kullanılarak
eksenel substitüe Silikon(IV) (Pc1, verim: 38%) ftalosiyanin bileşiği sentezlendi.
Ayrıca, 3-(4-hidroksifenil)propanoik
asit ile 4-nitroftalonitril bileşikleri kullanılarak ftalonitril türevi olan L2
(4-(4-(karboksipropil)fenoksi)ftalonitril) bileşiği
sentezlendi ve sentezlenen bu ligant bileşiği kullanılarak periferal tetra sübstitüe
metalsiz (Pc8, verim:44%), Çinko(II) (Pc9, verim: 60%), Kobalt(II) (Pc10, verim: 35%), okso-Titanyum(IV) (Pc11,
verim: 40%) ftalosiyanin bileşikleri,
Silikon ftalosiyanin diklorür ile 3-(4-hidroksifenil)propanoik asit kullanılarak
eksenel sübstitüe Silikon(IV) (Pc2, verim: 30) ftalosiyanin bileşiği sentezlendi. Çalışmanın ilk kısmında sentezlenen
bileşiklerin yapısal analizleri, FTIR, UV-Vis, 1H-NMR, LC-MS ve
MALDI-TOF MS teknikleri kullanılarak açıklandı.
Çalışmanın
ikinci bölümünde, sentezlenen Silikon
(IV) (Pc1), Silikon
(IV) (Pc2) ve Çinko (II) (Pc4) komplekslerinin farklı çözüler (DMF
ve DMSO) içerisindeki fotokimyasal
(singlet oksijen ve fotobozunma kuantum verimleri), fotofiziksel (floresans
kuantum verimleri ve floresans sönümleme çalışmaları) özellikleri, agregasyon ve fotodinamik terapide
fotoduyarlılaştırıcı olarak uygunlukları incelendi.
Çalışmanın son bölümünde ise, sentezlenmiş olan ftalosiyanin
bileşiklerinin hidrotermal yöntem kullanılarak TiO2 ile
nanokompozitleri sentezlendi ve sentezlenen tüm nanokompozitlerin karakteristik
özellikleri FTIR, XRD, FEGSEM, EDX, UVDRS, BET teknikleri kullanılarak
aydınlatıldı. Sentezlenen Pc-TiO2 nanokompozitlerin görünür bölge ışık altında katyonik
boyarmaddelerden birisi olan metilen mavisinin fotokatalitik parçalanması
üzerine etkisi incelenmiştir.
Elde edilen sonuçlar göstermektedir ki, sentezlenen
Silikon ftalosiyanin kompleksleri karşılaştırıldığında, Pc2 kompleksi DMF (ɸΔ=0.41) ve DMSO (ɸΔ=0.43) içerisinde
Pc1 kompleksinden (DMSO içerisinde ɸΔ=0.26, DMF içerisinde ɸΔ=0.23) daha
yüksek singlet oksijen verime sahiptir. Pc4 kompleksi ise DMSO (ɸΔ=0.63) ve DMF (ɸΔ=0.43) içerisinde en
yüksek singlet oksijen kuantum verimine sahiptir. Böylelikle, sentezlenen Silikon
ve Çinko ftalosiyaninler fotoduyarlılaştırıcı olarak singlet oksijen üretiminde
yeterlidir. Ftalosiyanin içermeyen
TiO2’in görünür bölge ışık etkisinde metilen mavisinin
parçalanmasında aktivite göstermedi, aksine Pc-TiO2 nanokompozitlerinin
görünür bölge ışık etkisinde metilen mavisinin parçalanmasında etkin rol aldığı
gözlemlenmiş ve yaklaşık 130 dk içerisinde metilen mavisini tamamen
parçalamışlardır.