Application of ultrasound to the morphology control of crystals and deposition of nanoparticles

Abstract

Sunulan çalışmaların ilk kısmında reaksiyon şartlarının brokantit'in(Cu4(OH)6SO4) kristal morfolojisine etkisi incelenmiştir. Ultrason dalgaları altındadeğişik sıcaklık ve pH değerlerinde reaksiyon yapılarak çiçek, dikdörtgen tuğla, kuşakve iğne şekillerinde değişik kristal morfolojileri elde edilmiştir. Sodyum persülfat(Na2S2O8) hem hidroksil (OH-) hem de sülfat (SO42-) anyonlarını radikal reaksiyonlarıaracılığıyla üretmek için kullanılmıştır. Farklı morfolojilerin oluşumunu ve reaksiyon vekristal büyüme mekanizmalarını anlamak amacıyla değişik karakterizasyon tekniklerikullanılmıştır. Bütün bu bilgilerin ışığında farklı morfolojilerin oluşumunu hidroksil vesülfat anyonlarının oluşma hızlarına bağlı oldukları belirlenmiştir.Araştırmanın ikinci kısmında ise, titanyum yüzeyi yüksek güçte ultrasondalgalarını kullanarak silika ve organik katkılı silika parçacıkları ile kaplanmıştır.Kullanılan çözücünün kaplama yapısına ve kalınlığına önemli etkide bulunduğugösterilmiştir. Ortak çözücü olarak aseton kullanıldığında titanyum yüzeyinin hiçbirkısmı açıkta kalmayacak şekilde değişik parçacık boyutlarıyla kaplanmalaryapılabilmektedir. Kaplamanın kalınlığı ultrason enerjisine bağlı olarak değiştirilerek,ultrason enerjisinin kaplamadaki rolü vurgulanmıştır. Kaplama özellikleri zamana bağlıolarak çalışılarak kalın kaplamaların iç katmanlarındaki yapı gösterilmiştir. Kaplanansilika parçacıklarının boyutu sisteme çok az miktarda organosilan ekleyerekarttırılabilmektedir. Elektrokimyasal çalışmalar, kaplamaların korozyona karşıkaplanmamış titanyumdan daha iyi özellikler gösterdiğini ispatlamıştır

In the first part of the present study, the effect of reaction conditions to thecrystal morphology of the Brochantite (Cu4(OH)6SO4) crystal is investigated. Differentmorphologies ranging from flowers, to bricks, belts and needles are obtained in differenttemperatures and pHs under ultrasonic field. Sodium peroxydisulfate (Na2S2O8) is usedboth as sulfate (SO42-) and hydroxyl anion (OH-) source by ultrasonic and thermaldecomposition. Different characterization techniques are used to find the reactionpathway and propose possible crystal growth mechanisms. The morphologies of theproducts are found to be determined by the relative formation rates of the sulfate andhydroxide anions.In the second part of this study, silica and organically modified silica particlesare deposited onto titanium under ultrasonic field. The significance of the solvent to thedeposition process is demonstrated. Acetone is found to be the best solvent to obtain afully coated surface and to deposit larger particles. The effect of the ultrasonic field tothe deposition process is shown by changing the thickness of the coating with differentamplitudes of the ultrasonic waves. Time dependent study of the deposition process isdone to predict the structure of the produced films. The films are found to be composedof layers of silica particles with different particle sizes. Organosilanes are used todecrease the aggregation of silica particles and modify of the surface properties of thecoatings. The corrosion tests of the coated samples revealed that coated samples showbetter corrosion resistance compared to bare titanium.