Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

FIRTINA ERTİŞ İrem

Tez Adı : Karışık Kalkojenit Elektrokatalizörlerin Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Farklı Reaksiyonlarda Kullanılması

Danışman : Prof. Dr. İsmail Boz

Anabilim Dalı : Kimya Mühendisliği

Programı : Proses ve Reaktör Tasarımı

Mezuniyet Yılı : 2013

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. İsmail Boz

Prof. Dr. Erhan Demirbaş

Prof. Dr. Mehmet Ali Gürkaynak

Prof. Dr. Mahmut Bayramoğlu

Doç. Dr. Sevil Yücel
Karışık Kalkojenit Elektrokatalizörlerin Hazırlanması, Karakterizasyonu ve

Farklı Reaksiyonlarda Kullanılması
Fotokataliz, enerji kaynağı güneş ışığını kullanarak hem su içerisindeki kirliliklerin uzaklaştırılmasında hem de sudan hidrojen üretiminde oldukça önemli bir yere sahiptir. Yarıiletkenler; optik ve elektronik özellikleri, kimyasal davranışları ve endüstriyel katalizör olarak geniş uygulama alanları nedeniyle son yıllarda fotokatalitik uygulamalarda önemli bir çalışma alanı oluşturmuşlardır. Görünür dalga boyunda absorbans veren ve suyun ayrışması için gerekli band boşluğuna sahip CdS gibi bir yarıiletken madde, hem güneş enerjisi ile hidrojen üretiminde hem de suda çözünmüş olan kirliliklerin uzaklaştırılmasında umut veren önemli bir malzemedir. Fakat CdS için kararlılık önemli bir problem olmaktadır. Dolayısıyla hem aktivitesi yüksek hem de kararlı CdS katalizörler sentezlemek bu tezin amacı kapsamında yer almaktadır.
Bu tez çalışmasında güneş spektrumunun görünür bölgesine duyarlı CdS nanoparçacıkların hidrotermal ve kimyasal çöktürme yöntemleri kullanılarak farklı kimyasal ajanlar (Na₂S, TAA, TU, TG, TGA, vb.) varlığında sentezi, farklı metal yüklemeleri (Ni, Co, Sb, Ce, Zn vb.) ile sentezi ve ikili metal sülfür (MS-CdS) halinde (MS= MoS₂, ZnS, Sb₂S₃, NiS, CoS) sentezi gerçekleştirilmişir. Hidrotermal yöntem ile hekzagonal, kimyasal çöktürme yöntemi ile kubik yapı elde edilmiştir.
Hazırlanan katalizörler XRD, UV-Vis reflektans, fotolüminesans PL, partikül boyut dağılımı PSA, döngüsel voltametri CV, doğrusal tarama voltametri LSV, MTT, SEM ile fiziksel ve kimyasal karakterizasyonlarının yapılmıştır. Fotokatalitik aktivitesinin belirlenmesi için görünür ışık altında sudan metilen mavisi (MM) gideriminde kullanılmıştır. Ayrıca MM bozundurulması reaksiyonunda en iyi sonuç veren katalizörlerin ITO (indium tin oxide) üzerine kaplanarak LSV ölçümü ile fotoakım değerlerinin eldesi ve buradan hidrojen üretim hızının belirlenmesi sağlanmıştır.
Band boşluğu değerleri tek başına CdS ve katkılı CdS katalizörler için yaklaşık 2,4-2,6 eV olarak hesaplanmıştır. Farklı ajanlar kullanılarak hazırlanan CdS katalizörler arasında CTAB ve TG katkılı katalizörler en yüksek aktiviteyi göstermiştir. Kuantum etkinliği, 2,64 maksimum değeri ile CdS-CTAB-CP katalizörü vermiştir. Fotoelektrokimyasal aktivitede maksimum akım değerini de 26 mA ile CdS-TG-Na₂S-CP katalizörü vermiştir.

Farklı metal yüklemeleri ile hazırlanan CdS katalizörlerde ise her iki yöntemle de Co metali ile en yüksek aktiviteye ulaşılmıştır. İkili metal sülfürler incelendiğinde ise MoS₂ etkisi ile CdS katalizör en yüksek aktiviteye ulaşılmıştır. Aynı zamanda tek başına MoS₂ katalizörünün de görünür bölgede oldukça yüksek fotokatalitik aktivite gösterdiği anlaşılmıştır.