New generation multi-functional cementitious composites with photocatalytic degradation capability
Fotokatalitik indirgeme kabiliyetine sahip yeni nesil çok fonksiyonlu çimento bağlayıcılı kompozitler
- Tez No: 758554
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotokatalitik, Kombinasyon, Rutil, Titanyum dioksit, İndirgeme, Photocatalytic, Combination, Rutile, Titanium dioxide, Reduction
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde dünya genelinde hava kalitesi; halk sağlığını, çevreyi ve ekonomiyi etkileyen önemli bir husus olmaya devam etmektedir. Gelişmiş sanayi toplumlarının karşılaştığı en temel problemlerden birisi kalabalık şehirlerden ve sanayi bölgelerinden atmosfere salınan yüksek miktardaki nitrojen oksitlerden (NOₓ) kaynaklanan hava kirlilikleridir. Dikkate değer teknolojik gelişmeler sayesinde bu tip sorunlar güneş enerjisinden gelen ultraviyole (UV) ışınlarından yararlanılması ile azaltılmakta ve yapı malzemelerinin geniş yüzey alanlarına yönelik olarak yeni çözümler üretilmeye çalışılmaktadır. Hacimsel olarak sudan sonra en çok kullanılan malzemenin beton olduğu düşünüldüğünde, modern toplumların karşı karşıya kaldığı hava kirliliklerini aşmanın temel yollarından birisinin de var olan temel yapı malzemelerini havada kirliliği oluşturan maddeleri kimyasal olarak bağlayarak azaltacak nitelikte, yenilikçi, fonksiyonel ve ekonomik tasarımlar ile geliştirmek olduğu söylenebilir. Bu kapsamda fotokatalitik malzemelerin bir türü ve aynı zamanda bir yarı iletken olan titanyum dioksit (TiO₂) bazı özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Bunlar, UV ışınları altındaki güçlü oksidasyon kapasitesi, asidik ve bazı temel bileşiklere maruz kaldığı durumlarda kimyasal stabilitesini koruyabilmesi, UV ışıklarının yokluğunda aktive olmaması ve toksik herhangi bir özellik göstermemesidir. Sahip olduğu bu özelliklerinden dolayı TiO2 inşaat uygulamalarında kullanılabilecek önemli bir fotokatalizör malzeme olarak karşımıza çıkmaktadır. Tez çalışmaları kapsamında, bahsedilen çevre problemlerine uygulanabilir çözümler sunabilen, geleneksel yöntemlerden farklı olarak, tasarımında aynı anda farklı ölçeklerde (nano ve mikro ölçekler) birçok parametre dikkate alınarak, TiO₂ katkılı çimento bağlayıcı kompozitler geliştirilmiştir. Bu bağlamda öncelikle, farklı boyutlardaki özellikle nano ölçekli TiO₂ taneciklerinin homojen olarak dağıtılabilmesi amacı ile uygun pratik karıştırma yöntemleri üzerinde çalışmalar yapılarak verimli karıştırma yöntemleri geliştirilmiş ve tez boyunca bu yöntem uygulanmıştır. Daha sonra farklı kristal fazlardaki (anataz ve rutil) TiO₂ partilülleri, toplam bağlayıcı ağırlığının %2,5, %5, %7,5 ve %10 oranlarında ikame edilmiş ve kompozit malzemeler üzerindeki etkileri araştırılarak, en uygun kullanım oranı tespit edilmiştir. Daha sonra optimum ikame oranında, farklı dağılım modülleri (q:0,1- 0,5 ve 0,9) kullanılarak optimum dağılım modülü belirlenmiştir. Son olarak, farklı kristal fazlardaki (anataz ve rutil) TiO₂ taneciklerinin birlikte farklı kombinasyonlarda çimentolu sistemlere dahil edilmesiyle elde edilen kompozitlerin, fotokatalitik etkileri araştırılarak, en uygun kombinasyon belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Today, air quality continues to be an important issue affecting public health, environment, and economy around the world. One of the most fundamental problems faced by industrialized societies is air pollution caused by high amounts of nitrogen oxides (NOₓ) released from crowded cities and industrial areas to the atmosphere. Thanks to remarkable technological developments, such problems are reduced using ultraviolet (UV) rays from solar energy, and new solutions are tried to be produced for large surface areas of building materials. Considering that concrete is the most widely used material after water, it can be said that one of the main ways to overcome the air pollution faced by modern societies is to develop innovative, functional, and economical building materials reducing air pollutants by chemically binding them. In this context, titanium dioxide (TiO₂), a type of photocatalytic material and also a semiconductor, comes to the fore with some of its properties such as its strong oxidation capacity under UV light irradiatons, its chemical stability when exposed to acidic and basic compounds, its chemical inertness in the absence of UV lights, and its non-toxicity. Due to these properties, it is an important photocatalyst material that can be used in construction applications. Within the scope of this thesis study, TiO2-added photocatalytic cementitious composites were developed by considering many parameters at different scales (nano and micro scales) at the same time, which can offer applicable solutions to the abovementioned environmental problems. In this context, first of all, an efficient mixing method to be used in experimental studies of this thesis was developed in order to homogeneously disperse TiO₂ particles of different sizes (especially nanoscale) throughout cement-based materials. After that, TiO2 particles under different crystal phases (anatase and rutile) were substituted into the cement-based systems at the rates of 2.5%, 5%, 7.5%, and 10% of the total weight of binder to investigate their effects on composite materials' properties and the most appropriate usage rate of TiO2 was determined. Then, the optimum particle size distribution (PSD) of TiO₂ particles was determined by using TiO2 particles with three different size ranges (nano, submicron and micron) in combination at the optimum substitution rate by adjusting their PSDs with three different PSD moduli (q): 0.1, 0.5, and 0.9. Finally, the photocatalytic degradation capability of TiO₂ particles under different crystal phases (anatase and rutile) were investigated by incorporating them into the cementitious systems and the most suitable combination of anatase and rutile TiO2 particles was determined.
Benzer Tezler
- Proksimal femur periprostetik kırıkları için geliştirilen çok düzlemli semisirküler yeni nesil implant sistemi
Multi plane semicircular new generation implant system developed for proximal femur periprosthetic fractures
AHMET BURAK SATILMIŞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2020
Ortopedi ve TravmatolojiKarabük ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. UYGAR DAŞAR
- Integrating GIS and multi-criteria decision making techniques (AHP and TOPSIS) for earthquake hazard map generation and analysis: Case of Kucukcekmece region
Cbs ve çok ölçütlü karar verme tekniklerinin (AHY ve TOPSIS) deprem tehlike haritası üretimi ve analizi odaklı bütünleştirilmesi: Küçükçekmece örneği
PENJANI HOPKINS NYIMBILI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURAN ERDEN
- Fault emulation techniques for logic locking and multi-cycle test generation
Lojik kilitleme ve çoklu-darbeli test üretimi için hata emülasyonu teknikleri
CEMİL CEM GÜRSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYeditepe ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEZER GÖREN UĞURDAĞ
- Otizm spektrum bozukluğu olan bireylere talep etme becerisinin öğretiminde akıllı uygulamaların etkililiği
The effectiveness of smart applications in teaching the skill of requesting with autism spectrum disorder
İBRAHİM ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Eğitim ve ÖğretimNecmettin Erbakan ÜniversitesiÖzel Eğitim Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAHYA ÇIKILI
- Human-machine collaboration in landscape architecture:Multi-stage integration of ai into landscape site analysisworkflow
Peyzaj mimarlığında insan-makine işbirliği: Yapay zekanınçevre analizi sürecine çok katmanlı entegrasyonu
BUSE EZGİ ER
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Peyzaj Mimarlığıİstanbul Teknik ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİH BOZKURT