THEORETICAL MODELING AND EXPERIMENTAL CHARACTERIZATION OF ERBIUM-BASED HYDROXYAPATITES DOPED WITH DIFFERENT ELEMENTS AND QUANTUM CHEMICAL STUDY OF SOME BASIC ORGANIC COMPOUNDS

Abstract

Bu tezde, erbiyum bazlı farklı hidroksiapatitlerin teorik ve deneysel olarak karakterize edilmesi ve bazı temel organik bileşiklerin kuantum kimyasal analizlerine tabi tutulması amaçlanmaktadır. Bu, itriyum (Y), seryum (Ce), praseodim (Pr) ve erbiyum (Er) dahil olmak üzere ortak katkılı hidroksiapatit (HAp) yapılarının ilk teorik ve deneysel analizidir. Y, Ce ve Pr konsantrasyonlarının 0.13, 0.26, 0.39, 0.52, 0.65 ve 0.78 at.%'lik konsantrasyonlarının pratik olarak her 10 kalsiyum atomunda değiştirilmesiyle, Er ise 0.39 at.%'de sabit tutulurken, malzemeler oluşturuldu ıslak bir kimyasal işlem kullanarak. Üretilen numuneler spektroskopik, termal ve in vitro biyouyumluluk testlerine tabi tutuldu. Enerji bant aralığı, durum yoğunluğu ve lineer absorpsiyon katsayısı teorik olarak hesaplandı. Y, Ce ve Pr konsantrasyonunun termal, morfolojik ve yapısal faktörler üzerindeki etkileri üzerine araştırmalar yapılmıştır. Numunelerde HAp yapısının oluşturulması, Raman ve Kızılötesi (FTIR) spektroskopileri ile doğrulanmıştır. Teorik çalışmalar, bant aralığında düşüş gösteren %0.39 at.% katkı maddesi içeren numune dışında, Y miktarını artırmanın yoğunluğu 3.1724 g cm-3'ten 3.1824 g cm-3'e yükselttiğini ve bant aralığını düşürdüğünü göstermiştir. enerji 4.196 eV'den 4.156 eV'ye. Ayrıca çeşitli miktarlarda Ce atomları eklenerek yoğunluk 3,1745'ten 3,1950 gcm-3'e yükselmiş ve bant aralığı enerjisi 0,26Ce-0,39Er-HAp ve 0,52Ce-0,39Er- hariç kademeli olarak 4,1591 eV'den 4,1053 eV'a düşmüştür. HAp, enerji bant aralığının yükseldiği yer. Ayrıca teorik sonuçlar, Pr atomlarının eklenmesiyle yoğunluğun 3,154'ten 3,179 gcm-3'e yükseldiğini ve bant aralığında 4,1739'dan 4,0618 eV'ye sürekli düşüşler gösterdi. Doğrusal absorpsiyon değerleri ortaya çıktıfoton enerjisindeki artışla azaldı. Hücre canlılığı ko-dopant içeriğinden etkilenmiş ve bu değer tüm örnekler için %83'ün üzerinde bulunmuştur. 10 molekülün (Benzen (C1), Fenol (C2), Toluen (C3), Benzoik asit (C4), Asetofenon (C5), Klorobenzen (C6), Bromobenzen (C7) korozyon önleyici özelliklerini incelemek için kuantum mekanik yöntemler kullanılmıştır. , Benzaldehit (C8), Naftalin (C9) ve Antrasen (C10) Sonuçlar, organik bazlı korozyon inhibitörlerinin davranışının, iyi korozyon inhibitörlerinin performansıyla bağlantılı olduğunu göstermiştir.In this thesis, different hydroxyapatites based on erbium are theoretically and experimentally characterized, and certain basic organic compounds are subjected to quantum chemical analysis. This is the first theoretical and experimental analysis of co-doped hydroxyapatite (HAp) structures including yttrium (Y), cerium (Ce), praseodymium (Pr), and erbium (Er). By altering the concentration of Y, Ce, and Pr amounts of 0.13, 0.26, 0.39, 0.52, 0.65, and 0.78 at.%, while Er was maintained fixed at 0.39 at.%, the materials were created utilizing a wet chemical process. The produced samples underwent spectroscopic, thermal, and in vitro biocompatibility testing. The energy bandgap, density of states, and linear absorption coefficient were calculated theoretically. The research was done on the impacts of Y, Ce, and Pr concentration on thermal, morphological, and structural factors. The creation of the HAp structure in the samples was verified by Raman and Infrared (FTIR) spectroscopies. Theoretical studies showed that except for the sample containing 0.39 at.% of the dopant, which showed a drop in the bandgap, increasing the quantity of Y increased density from 3.1724 g cm-3 to 3.1824 g cm-3 and lowered bandgap energy from 4.196 eV to 4.156 eV. In addition by adding Ce atoms at various amounts, the density increased from 3.1745 to 3.1950 g cm-3 and the bandgap energy decreased gradually from 4.1591 eV to 4.1053 eV, except for 0.26Ce-0.39Er-HAp and 0.52Ce-0.39Er-HAp, where the energy bandgap raised. Also, the theoretical results demonstrated an increase in the density from 3.154 to 3.179 g cm-3, as well as steady decreases in the bandgap from 4.1739 to 4.0618 eV by adding Pr atoms. The values of linear absorption appeared reduced with an increase in photon energy. The cell viability was affected by the co-dopant content, and this value was found higher than 83% for all the samples. Quantum mechanical methods were used to examine the corrosion-inhibiting properties of 10 molecules (Benzene (C1), Phenol (C2), Toluene (C3), Benzoic acid (C4), Acetophenone (C5), Chlorobenzene (C6), Bromobenzene (C7), Benzaldehyde (C8), Naphthalene (C9), and Anthracene (C10). The results demonstrated that the behavior of organic-based corrosion inhibitors is connected to the performance of good corrosion inhibitors.