2011 YÜksek lisans tez özetleri

SELÇUK Münevver Zeynep

Danışman : Prof.Dr. İsmail BOZ

Anabilim Dalı : Kimya Mühendisliği

Programı : Proses ve Reaktör Tasarımı

Mezuniyet Yılı : 2011

Tez Savunma Jürisi : Prof.Dr. İsmail BOZ

Prof.Dr. Muzaffer YAŞAR

Doç.Dr. Aydın TAVMAN

Yrd.Doç.Dr. Mehmet Ali Faruk ÖKSÜZÖMER

Prof.Dr. Cemal ÖZEROĞLU

Modifiye Fotokatalizörlerin Sentezi, Tanımlanması Ve Fotokatalitik Hidrojen Üretimi

Güneş enerjisi ile hidrojen üretimi, uzun dönemde suyun ve güneş ışığının özellikle de görünür dalga boyu aralığının kullanılarak yarı iletkenlerden yararlanmayı amaçlayan çalışmalar, hem ekonomik açıdan hem de stratejik açıdan büyük önem arz etmektedir. Fotokimyasal sistemlerde, özel yarı iletken malzemeler ve güneş ışığı kullanarak fotokatalitik yöntemlerle hidrojen üretebilirler. Görünür dalga boyunu absorplayacak şekilde duyarlaştırılmış TiO₂ gibi geniş bant aralığına sahip yarıiletken madde, güneş enerjisi ile hidrojen üretiminde, uzun yıllardır çalışılan umut veren başlıca malzemedir.

Şu anda güneş enerjisinden hidrojen üretimi verimi çok düşüktür. Bunun ana sebepleri elektron ve elektron boşluklarının tekrar birleşmesi, ters yöndeki reaksiyon ve TiO₂’nin görünür ışık altındaki düşük aktivitesidir. Yüklerin tekrar birleşmesinin ve geri reaksiyonun engellenmesi için karbonat tuzları ve kurban reaktanların kullanılması araştırmacılar tarafından çalışılmıştır. Diğer çalışmalar ise değerli metal yüklemeleri, yapıya katyon girişimleri, boya ile duyarlılaştırma, kompozit yarıiletkenler oluşturma ve anyon girişimleri sayesinde TiO₂’nin iyileştirilmesi ile fotokatalitik özelliklerinin geliştirilmesine odaklanmıştır.

Bu tez çalışmasında güneş spektrumunun UV bölgesine duyarlı TiO₂ fotokatalizörünün anyon ve metal ile katkılandırılarak sentezlenmesine, bu sentezlenen fotokatalizörlerin kurban reaktan olarak metanolün kullanıldığı su parçalanması reaksiyonu sonucunda hidrojen üretimi için kullanılmasına odaklanmıştır. Ayrıca bu fotokatalizörlerin fotokatalitik aktivitesi metilen mavisi degradasyon reaksiyonu ile test edilmiştir. Bu fotokatalizörlerin karakterizasyonu XRD ve DRS analizleri ile gerçekleştirilmiştir.

Azot doplu titanyum dioksit ıslak metotla sentezlenmiş ve bu malzeme Fe, Cr, Cu, Ni ve Pt gibi çeşitli metallerin doplanması için destek malzeme olarak kullanılmıştır. Metal tuzlarının sulu çözeltileri kaynak olarak kullanılmış ve metaller N-TiO₂ destek maddesinin üzerine hidrazin hidrat sulu çözeltisi ile indirgenmiştir. Bu sentezlenen katalizörlerden Ni-N-TiO₂ katalizörü seçilerek nikel metali farklı konsantrasyonlarda yüklenerek bir seri katalizör daha oluşturulmuştur. Bu sentezlenen katalizörlerin görünür alan ışıması altında fotokatalitik su ayrışması reaksiyonu ile hidrojen üretimleri incelenmiştir. Farklı metal yüklü katalizör serisinden en iyi sonuç Pt-N-TiO₂ katalizöründen alınmıştır. Fakat Pt-N-TiO₂ ile yapılan reaksiyonda 2 saat sonra reaksiyon hızı sabitlenirken Ni-N-TiO₂ katalizörü ile yapılan denemede reaksiyon süresi boyunca reaksiyon hızı artmıştır. Bu sonuç Ni-N-TiO₂ katalizörünün daha dayanıklı olduğu görülmüştür.