Sanayi atıklarından çinko oksit nanopartiküllerin biyosentezi, karakterizasyonu ve uygulama alanları


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: KAAN ŞENDAL

Danışman: Mahmure Özgür

Özet:

Günümüzde metal ve metal oksit nanopartiküllerin biyosentezi birçok araştırmacı tarafından büyük ilgi görmektedir. Nanopartiküllerin bitkiler, mikroorganizmalar, algler ve enzimler kullanılarak biyolojik olarak üretilmesini sağlayan bu çevre dostu sentez metodu toksik kimyasalların kullanımını en aza indirerek ve sulu ortamda işlemler yaparak atık oluşumunu azaltmaya teşvik etmesiyle, toksik kimyasallar içeren ve çevreye zararlı toksik ara ürünler üreten geleneksel fiziksel ve kimyasal yöntemlere alternatif olarak ön plana çıkmaktadır.

Bu tez çalışmasında indirgeyici ajan olarak enginar yapraklarının sulu ekstresi (EYSE) kullanılarak çinko oksit nanopartiküllerin (ZnO-NP) biyosentezi gerçekleştirilmiştir. Sentez çalışmasında gıda endüstrisinde konservesi üretilen enginar bitkisinin atık kısmı olan ve yüksek miktarda polifenol bileşen içeren yaprakları kullanılarak endüstriyel bir atığın değerlendirilmesi sağlanmıştır. Farklı koşullarda [(EYSE /Zn(CH3COO)2 hacim oranı: 1/1, 1/1.5, 1/2, 1/3, 1/4 ve 1/5), (reaksiyon pH değeri: pH 6, pH 8, pH 10 ve pH 12) ve (reaksiyon sıcaklığı: 25, 40, 60 ve 80 ˚C)] gerçekleştirilen sentez çalışmaları ile EYSE /Zn(CH3COO)2 hacim oranı, reaksiyonun pH değeri ve reaksiyon sıcaklığının ZnO-NP’lerin biyosentezine etkileri incelenmiştir. Belirlenen optimum koşullarda biyosentezi gerçekleştirilen ZnO-NP’ler farklı sıcaklıklarda (100, 200, 300, 400 ve 500 ˚C) kalsine edilerek kalsinasyon sıcaklığının ZnO-NP’lerin boyutuna etkisi araştırılmıştır. Sentezlenen ZnO-NP’ler UV-Vis, FTIR, SEM, SEM-EDS ve DLS analizleri ile karakterize edilmiştir. Zeta potansiyeli ve izoelektronik nokta analizleri ile ZnO-NP’lerin kolloidal sistemlerdeki fiziksel stabilitesi incelenmiştir. Metilen mavisi (MM), basic yellow 28 (BY 28) ve basic violet 39 (BV 39) boyar maddeleri kullanılarak UV ışık ve gün ışığı altında gerçekleştirilen fotokatalitik aktivite belirleme çalışmaları ile ZnO-NP’lerin fotokatalizör olarak kullanımı araştırılmıştır. Gerçekleştirilen fotokatalitik aktivite belirleme çalışmalarında farklı koşullar [(reaksiyon pH değeri: pH 5, pH 7, pH 9 ve pH 11), (ZnO-NP miktarı: 0.02, 0.04, 0.06 ve 0.1 g) ve (başlangıç boya konsantrasyonu: 5, 10, 15, 20 ve 25 ppm)] uygulanarak reaksiyonun pH değeri, fotokatalizör (ZnO-NP) miktarı ve başlangıç boya konsantrasyonunun MM, BY 28 ve BV 39 boyar maddelerinin fotodegredasyonu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Demir (III) iyonu indirgeyici antioksidan gücü (FRAP) ve DPPH serbest radikal süpürme aktivitesi tayin yöntemleri uygulanarak yapılan antioksidan aktivite belirleme çalışmaları ile ZnO-NP’lerin antioksidan olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Sulu ve etanollü bitki ekstrelerinin ve sentezlenen ZnO-NP'lerin antioksidan özellikleri sentetik antioksidanlar (BHA ve BHT) ve doğal antioksidan olan E vitamininin antioksidan aktiviteleri ile karşılaştırılarak sonuçlar irdelenmiştir. Enginar yaprağının sulu ve etanollü ekstrelerinin fenolik madde içeriği ve sentezlenen ZnO-NP’lerin fenolik bileşik içerip içermediği ise Folin Ciocalteu yöntemi uygulanarak yapılan çalışmalar ile belirlenmiştir. Gram negatif E. coli DH10B ve gram pozitif S. aureus RN4220 bakterilerine karşı agar kuyucuk difüzyon metodu uygulanarak gerçekleştirilen çalışmalarla ise ZnO-NP’lerin antibakteriyel ajan olarak kullanımı araştırılmıştır.