Yerinde Sentez ve Karakterizasyon Çalışmaları

Guo ve diğerleri (2009) tarafından yapılançalışmada katyon değişim kapasitesi 80 meq/g olan Ca⁺-Montmorrilonit kullanılmış ve kil sentez öncesi sedimentasyon yöntemi ile saflaştırılmış ve iki defa iyon değişimine tabi tutularak kil Na⁺ formuna dönüştürülmüştür.

Silika kaynağı olarak TEOS ve yüzey aktif madde olarak CTAB kullanılmıştır. 600 ml % 3’lük montmorrilonitin üzerine Na2CO3 eklenerek bir gece 70^oC’de karıştırılmış ve çökelti dekantasyon ile ayrıldıktan sonra üzerine 6 g CTAB eklenmiştir. Oluşan çözelti oda sıcaklığında 8 saat karıştırıldıktan sonra distile su ile Br^- iyonları kalmayacak şekilde yıkanmış ve oda sıcaklığında kurutulmuştur. Sentezlenen montmorillonitte 2 g oktil amin eklenerek 20 dk karıştırılmış ve daha sonra TEOS eklenmiştir. Q⁺-MMT/oktilamin/TEOS molar oranları 1/20/150 şeklindedir. TEOS eklendikten sonra reaksiyonun gerçekleşmesi için oda sıcaklığında 8 saat karıştırılmış ve katı ürün hava ile kurutularak beyaz kil elde edilmiştir. 1 g kadar beyaz kil 50 ml 1 M amonyak üzerine eklenerek 24 saat karıştırılmıştır. Katı örnek 100^oC’de kurutulduktan sonra 550^oC’de kalsine edilmiştir.

Termogravimetrik analiz sonucunda 158^oC’ye kadar absorbe edilen suyun uzaklaşması yaklaşık %2’lik kütle kaybı olduğu görülmüştür. 200-500^oC arasındaki kayıpların organik katyonların bozulmasından ve 500^oC’den sonraki kütle kayıpları ise yapıya modifiye kil hazırlanması sırasında Na2CO3 muamelesiyle giren CO3-2 kalıntılarının bozulması olarak yorumlanmıştır. Ca-Mont (iyon değişimi), Q⁺-MMT (kil modifikasyonu), Q⁺-MMT-OCT (sütunlandırma çözeltisi) ve hetero yapılı sütunlu kil örnekleri için yürütülen XRD analizi ile d001 aralığı 1,5 nm’den CTAB ilavesi ile 2,1 nm’ye genişlediği ve yardımcı yüzey aktif maddenin (oktil amin) katılmasıyla 2,6 nm’ye kadar genişlediğini gözlemlemişlerdir.

Kalsinasyon sonrası ise d001 aralığı 1,7 nm olarak belirlenmiştir.

Pradhan, Varadwaj ve Parida (2013) tarafından yapılan çalışmadageleneksel bir yöntem olan alümina mezo gözenekli yapıların CTAB ile sentezinden yola çıkarak, CTAB yüzey aktif maddesi ile mezo gözenekli alümina sütunlu kil (AMP) sentezleyerek yapıya emdirme yöntemi ile Fe yüklemişlerdir. Sentez yöntemi Guo ve diğerleri (2009) sentezine benzer olarak modifiye kil sentezi ve mezo gözenekli AMP sentezi olarak iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Na ile doyurulmuş 67 meq/100 g iyon değişim kapasitesine sahip kilin farklı süspansiyonunun doğrudan CTAB ile karıştırılmasıyla sentezlenmiştir. Mezo gözenekli AMP sentezinde kullanılan modifiye kil, oktil amin ve alümina kaynağı olan alüminyum izopropoksit molar oranları 1/20/150 olarak seçilmiştir. Demir(III) sülfat kullanılarak kütlece % 5, 10, 15 ve 20 Fe içeren çözeltiler ıslak emdirme yöntemi ile AMP yapıya yüklenmiştir. XRD sonuçları ile iyon değişimi ile bazal boşluk değeri 3,98 Å’dan 4,9 Å değerine arttığı gözlenmiştir. En yüksek yüzey alanı alümina sütunlu kilde elde edilmiştir (320 m²/g) Fe yüklemesinde Fe artışı ile yüzey alan değerinin düştüğü gözlenmiştir. En yüksek partikül boyutuna en yüksek (20 molar) Fe yüklenen numunelerde (54 nm) rastlanmıştır.

Chmielarz ve diğerleri (2009) tarafından yapılan çalışmadadoğal montmorillonit kilini kullanarak saf silikanın yanında silika-titanyum sütunlu killer sentezlemişlerdir. Sütunlu yapıların termal dayanımına bağlı olarak kalsinasyon prosesi üzerinde detaylı çalışmalar yürüterek 600^oC üzerinde termal dayanıma sahip yapıların oluşturulabildiğini göstermişlerdir. Tetraeder katmanda yer alan katyonları ayırarak silika-titanyum sütunlar oluşturulmuştur. Yüksek titanyum yüklemenin polimerik oksit türlerinin oluşmasında etkili olduğu belirlenmiştir. Titanyum içeren silika sütunlu kil materyallerin Bronsted asit sitelerini oluşturarak yüzey asitliğini belirgin derecede arttırdığı görülmüştür.

Mao ve diğerleri (2014) tarafından yapılan çalışmadatitanyum yüklemeli silika sütunlu killeri, başlangıç konsantrasyonları ve farklı sıcaklıklar altında sulu çözeltilerden Cr(IV) iyonlarının giderimi için adsorbent olarak kullanmışlardır. Mezogözenekli silika sütunlu killer, galeri şablonu katyonik yüzey aktif madde kullanılarak tetra etil ortosilikatın amonyakla hidroliz edilmesiyle oluşturulmuştur ve gözenek duvarlarında nano boyutlu TiO2 partükülleri yerleşmiştir. Yapıya yerleştirilen titanyum türleri galeri gözeneklerinin yüzeyinde Si-OH ile bağ yaptığı gözlenmiştir. Gözenekli yapı üzerinde farklı konsantrasyonlarda organik titanyum kaynağı kullanımının etkisi incelenmiştir.

Termodinamik ve kinetik parametreler üzerinde çalışmalar yapılmıştır.

Lyu, Mao, Zhu, Kong ve Kobayashi (2017) tarafından yapılan çalışmada vanadyum içeren silika sütunlu killere VOx bileşeninin etkisi inceleyerek yeni bir yaklaşım ile çalışmışlardır. Kompleks oluşturucu reaktif olarak tartarik asit, ajan olarak ise hem dodesil dimetil benzil amonyum bromür hem de oktadesilamin kullanılmış, elde edilen vanadyum içeren silika sütunlu kil örneklerinin analiz sonuçlarına göre düzenli mezogözeneklerin oluştuğunu, spesifik yüzey alanı yüksek ve ortalama gözenek boyutlarının büyük olduğunu, ilave edilen vanadyumun yapıda tetrahedral korrdinasyonda silika şablonuna ve ara katmanlara %50-60 oranında yerleştirğini gözlemlemişlerdir. Yükleme oranının fazla olduğunda V2O5 kristallerinin gözlendiğini fakat çok yüksek yükleme yapıldığında SSK yapısında olumsuz etkiler gözlendiği ve beklenilen sonuçların elde edilemediği belirlenmiştir.

Sanchis ve diğerleri (2018) tarafından yapılan çalışmadademir oksit destekli hetero yapılı killeri toluen giderimi ve H2S’in elemental kükürte seçici oksidasyonu için kullanılmıştır.

Her iki reaksiyon için bu katalizörler ile literatürdeki diğer reaksiyonlara göre daha verimli sonuçlar elde edildiğini göstermiştir. Demir oksitin destek yüzeyindeki dağılımı ne kadar yüksek olursa aktivite o kadar yüksek olmaktadır. Geleneksel SSK yapısından ziyade farklı oranlarda Fe-SSK yapısının oluşumu hem daha yüksek katalitik aktiviteye hem de yüksek seçiciliğe sahip olduğu görülmüştür. Çok dağınık FeOx türleri elemental kükürtle oldukça seçici olarak gösterilirken, daha agregalı FeOx türleri, S'ye olan seçiciliği azaltan kükürt oksitlerin oluşumunu desteklemektedir. Fe-Si etkileşiminin değerlendirildiği analiz sonuçlarında beklenilen sonuçların elde edildiği görülmüştür.

Garea ve diğerleri (2016) tarafından yapılan çalışmadayardımcı yüzey aktif madde türlerinin PCH yapısına etkisini incelenmişlerdir. DDA, B100 ve B200 aminlerini kullanarak farklı karbon zincir uzunluklarının yapıya etkisi değerlendirilmiştir. FTIR spektrumlarına göre silanol gruplarının aktif yüzeylerde yer aldığı fakat farklı yardımcı yüzey aktif madde kullanımının, TEOS polimerizasyonu üzerinde katalitik aktivite ve misel oluşumunun farklı olmasına neden olduğu, en iyi sonuçların ise B100 yardımcı yüzey aktif madde kullanımı ile gerçekleştiği belirlenmiştir. Molekül ağırlığının artması (en yüksek B200) yapının oluşumunu zorlaştırdığını göstermiştir.