Electrophoretic deposition of silver nanoparticles on halloysite nanotubes via using a graphite electrode and their characterization

Abstract

Bu projenin temel amacı; haloysit nanotüplerin (HNT) üzerine gümüş nanopartiküllerin grafit elektrot kullanarak elektroforetik metodla biriktirilmedir. Haloysit, ucuz, çevre dostu, biyouyumlu bir doğal kildir. Haloysitin yüzeyi kimyasal indirgeme ve termal ayrışma ile modifiye edilebilir. Fakat, bu tekniklerin spesifik ekipmanlara olan ihtiyacı, toksik indirgeme ajanlarının kullanımı ve kullanılan reaktiflerin maliyeti nedeniyle bazı limitleri vardır. Literatürde, alternatif bir yol olarak elektroforetik biriktirme (EB), uygun maliyetli, çevre dostu ve tek adımlı tekniktir. Elektroforetik biriktirme tekniği zaman, voltaj ve solvent tipi gibi proses parametrelerinin optimize edilmesine olanak verir. Gümüş nanopartiküllerin, boyuta bağlı olarak değişebilen antimikrobiyal etki ve elektriksel iletkenlik gibi ayırt edici özellikleri vardır. Elektroforetik biriktirme ile gümüş nanopartiküller HNTs dış yüzeyine biriktirilebilir. Ancak literatürde kullanılan elektroforetik tekniklerde yaygın olarak platinize edilmiş titanyum elektrot kullanılmış olup, kullanılan elektrotun, geometrik şekli, zaman ve voltaj parametreleri ile kombinasyonu, prosesin verimliliğini etkileyebilmektedir. Bu nedenle grafit gibi ucuz, farklı şekle sahip ve alternatif elektrot malzemesi kullanılarak proses geliştirilebilir. Bu tezde, gümüş nanopartiküllerin HNTs'lerin dış yüzeylerine, silindirik grafit elektrotlar aracılığıyla işlem parametreleri optimize edilerek elektroforetik biriktirme (EB) tekniğiyle tekil bir katman olarak biriktirilmesi ve SEM-EDS, TEM, FTIR, XRD, XPS ve zeta potansiyeli ölçümü kullanılarak, ortaya çıkan killeri karakterize etmek amaçlanmıştır. Elde edilen sonuçların gösterdiğine göre, gümüş nanopartiküller ile kaplanmış haloysit nanotüpler yüksek seviyede kontrol edilebilir, maliyeti uygun, çevreye duyarlı ve tek adımda gerçekleştirilen bir süreçle başarılı bir şekilde elde edilmiştir.The main purpose of this study is to form silver nanoparticles (AgNPs) layer on the outer surfaces of the halloysite nanotubes (HNTs) via an electrophoretic deposition technique (EPD) using a graphite electrode. Halloysite is a cost-effective, environmentally friendly, and biocompatible natural clay. The surfaces of halloysite can be modified via chemical reduction and thermal decomposition. But these techniques have limitations due to requirements for specific equipment, toxic reducing agents, and costly reagents. As an alternative way electrophoretic deposition is a cost-effective, environmentally friendly and one-step technique. EPD also allows an optimization of process parameters such as time, voltage and solvent type. Silver nanoparticles have distinctive properties such as antimicrobial activity and electrical conductivity, which may vary depending on size. With the EPD, it is possible to deposit AgNPs on outer surface of the HNTs. However, in all researchers conducted by EPD, platinized titanium grid electrodes are mainly used, and the combination of this electrode with time and voltage parameters can affect the efficiency of the coating process. Therefore, the process can be improved by using cost friendly, different shape and alternative electrode such as graphite. In this thesis, it was aimed to deposit AgNPs on HNTs as a coating layer by EPD with spherical shaped graphite electrodes and to characterize the resultants by using SEM-EDS, TEM, FTIR, XRD, XPS and zeta test. The results indicated that, deposition of silver nanoparticles on outer surface of HNTs, was successfully obtained in a highly controlled manner with cost-effective, environmentally friendly and one-step process.