Demir bazlı farklı alaşım nanoyapılarının sentezi ve martensitik faz geçişlerinin, termal özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile hesaplanması

Abstract

DEMİR BAZLI FARKLI ALAŞIM NANOYAPILARININ SENTEZİ VE MARTENSİTİK FAZ GEÇİŞLERİNİN, TERMAL ÖZELLİKLERİNİN YOĞUNLUK FONKSİYONEL TEORİSİ İLE HESAPLANMASIÖzlem SAVAŞ PEKDURErciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri EnstitüsüDoktora Tezi, Aralık 2019Danısman: Prof. Dr. Sema ÖZTÜRK YILDIRIMÖZETBu çalısmada; ilk olarak demir bazlı yapılar (Fe3O4 vb.) farklı yapılarla birleştirilerek kullanım alanları genişletilmiş, alaşım nanoyapılarının hidrotermal yöntem ve diğer kimyasal yöntemlerle sentezi yapılmış, manyetik özellikleri incelenmiş ve buradan yola çıkılarak bu sistemler bilgisayar ortamında görüntülenmiştir. Kullanılan program Gaussian 09W programıdır. Sentezini yaptığımız moleküllerin, teorik olarak DFT/6-31G(d,p) ve HF/6-31G(d,p) temel setleri kullanılarak bağ açıları, bağ uzunlukları, dihedral açıları, termodinamik ve elektronik özellikleri, Mulliken atomik yükleri, HOMO-LUMO enerjileri hesaplanmıştırÇalışmamızın ikinci aşaması ise deneysel olarak devam ettirilmiştir. Oluşturulan demir bazlı nanoyapılardan sentezlenen numunelerin boyutlarını düşürmek, nanoparçacıkların kümeleşmesini önlemek ve elektrostatik güçlerin parçacık üzerinde stabilizetisini sağlamak için sürfaktan adı verilen kaplayıcı yapı (Tartarik asit) kullanılmıştır. Hazırlanan numunelerden elde edilen XRD sonuçlarına göre yapıların örgü parameterleri ve pik boyutları görüntülenmiştir. Manyetik ölçümlere göre, sıcaklık arttıkça, parçacık boyutlarının arttığı ve doyum manyetizasyonunun (Ms'nin) 72.2 emu/g değerinden 96.6 emu/g değerine kadar yükseldiği görülmüştür. Daha sonra, reaksiyon süreleri, farklı sıcaklıklarda, değiştirilerek, hidrotermal sentez nanoparçacıklar üzerine uygulanmaya devam edilmiştir. Artan reaksiyon süresiyle nanoparçacık boyutlarında ve dolayısıyla doyum manyetizasyonu değerlerinde artış gözlenmiştir. Reaksiyon süresinin, yüksek sıcaklıklarda nanoparçacıkların büyümesinde daha etkili olduğu görülmüştür. Oluşturulan yapıların organik bazlı sürfaktan ile kaplanması ile parçacık boyutlarındaki azalma gözlemlenmiştir. Parçacık boyutlarımız 9-15 nm arasında bulunmuştur. Bu da göstermiştir ki sürfaktan yani kaplayıcı kullanarak oluşturulan parçacık boyutlarında FESEM ile görüntülemede ciddi farklar oluşmaktadır.Anahtar Kelimeler: Demiroksit, Nanopartikül, Gaussian, Tartarik asit, Sürfaktan

SYNTHESIS OF MARTENCITIC PHASE TRANSITIONS AND THERMAL PROPERTIES OF DENSITY FUNCTIONAL THEORY OF IRON BASED DIFFERENT ALLOY NANO STRUCTURESÖzlem SAVAŞ PEKDURErciyes University, Graduate school of Natural and Applied SciencesPhD Thesis, December 2019Supervisor: Prof. Dr. Sema ÖZTÜRK YILDIRIMABSTRACTIn this study; First, iron - based structures (Fe3O4 and similar) were combined with different structures - their application areas were expanded, the synthesis of alloy nanostructures by hydrothermal method and other chemical methods were investigated and their magnetic properties were examined and these systems were visualized on computer. The program used was Gaussian 09W package. Theoretically, we are synthesize theoretically bonded angles, bond lengths, dihedral angles, thermodynamic and electronic properties, Mulliken atomic charges, HOMO-LUMO, using basic sets of DFT / 6-31G (d, p) and HF / 6-31G (d, p). energies calculated.The second stage of our study was continued experimentally. Surface modification was added to the iron-based nanostructures, sürfaktant was added and the coating structure (Tartaric acid) was used to reduce the size of the synthesized samples, to prevent the aggregation of nanoparticles and to ensure the stabilization of the electrostatic forces on the particle. According to XRD results obtained from prepared samples, weave parameters and peak dimensions of the structures were displayed. According to magnetic measurements, as the temperature increases, particle sizes increased and also rised saturation magnetization (Ms) increased from 72.2 emu / g to 96.6 emu / g. Then, the reaction times were changed at different temperatures and applied on hydrothermal synthesis nanoparticles. Increased reaction time was observed in nanoparticle sizes and hence saturation magnetization values increased. The reaction time was found to be more effective in the growth of nanoparticles at high temperatures. Reduction in particle size was observed in the coating of the structures with organic based sürfaktant. Our particle sizes were found between 9-15 nm. This shows that there are significant differences in particle size imaging with FESEM using sürfaktant.Keywords: Ironoxide, Nanoparticle, Gaussian, Tartaric acid, Sürfaktant