Metal organik kafes temelli gübre üretimi: Moleküler benzetim ve kontrollü salım uygulamaları

Abstract

Bu tez çalışmasında metal organik kafes olarak zeolitik imidazolat kafes-8 (ZIF-8) yapısına ürenin yüklenmesi deneysel ve moleküler benzetimle incelenmiştir. Ürenin bitki büyümesi için azot kaynağını sağlamada verimli kullanımını artırmak ve salımını kontrollü sağlamak amacıyla ZIF-8 kullanılmıştır. Üre, ZIF-8 yapısına adsorpsiyon (A-ZIF-8-U) ve enkapsülasyon (E-ZIF-8-U) olmak üzere iki farklı yöntemle yüklenmiştir. Ayrıca moleküler benzetim teknikleri kullanılarak ZIF-8 kristal yapısının üre moleküllerini adsorplayabilme kapasitesi incelenmiştir. Deneysel çalışmada, ZIF-8 kristal yapısına enkapsülasyon yöntemiyle 3468 mg/g ve adsorpsiyon yöntemiyle 1110 mg/g üre yüklenirken, moleküler benzetimle elde edilen 1206 mg/g değeri, adsorpsiyona dayalı deneysel sonuca (%8.6 sapma) oldukça yakın bulunmuştur. Kontrollü salımını incelemek üzere iki farklı pH değerinde üre salımları incelenmiş; 24 saat sonunda 5.5-A-ZIF-8-U, 7.0-A-ZIF-8-U, 5.5-E-ZIF-8-U ve 7.0-E-ZIF-8-U örneklerinden sırasıyla kümülatif % 60, % 38, % 50 ve % 36 salım gerçekleşmiştir. ZIF-8'in pH'ya duyarlı yapısının, üre salımının farklı pH değerlerine göre değişim gösterdiği ve asidik ortamda daha fazla salındığı tespit edilmiştir. FTIR analizinde A-ZIF-8-U örneğinde üre pikleri gözlemlenirken, E-ZIF-8-U yapısında gözlenmemiştir. XRD ve SEM analizlerinde saf ZIF-8 ile yakın bulunmuştur. 24 saat salım sonrası yapının kararlılığını koruduğu gözlenmiştir. ZIF-8 yapısının üre kaybını azaltarak kontrollü salımında ve besin kullanım etkinliğini artırmada kullanılabileceği, Zn iyonları ile bitkiye mikro besin sağlayabileceği sonucuna ulaşılmıştır.