Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

Nanoboyutta Şekilli Karışık Oksitlerin Hazırlanması ve Fotokatalitik

Aktivitelerinin İncelenmesi
Günümüzde dünya çapında enerji kaynaklarının tükenmesi ve çevre kirliliği insan yaşamını tehdit eden en önemli problemlerdir. Bu problemlerin çözümü için yapılan son bilimsel çalışmalar dahilinde, sudaki zehirli organik maddelerin fotokatalitik olarak parçalanması ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını içeren fotoelektrokimyasal hidrojen üretimi dikkat çekmektedir. Bu çalışmaların tümü, ışıma şeklinde gerekli enerjiyi absorpladığında aktif hale geçebilen yarı iletken malzemelerin kullanıldığı heterojen fotokataliz prosesi temeline dayanmaktadır.
Bu tez çalışmasında heterojen fotokatalitik proseslerde kullanılmak üzere reaksiyon ortamından ayrılma kolaylığı olan, elektron geçişlerinin düzenli olmasını sağlayarak yüksek fotokatalitik aktivite gösteren tek boyutlu TiO₂ nano çubuk yapıları iletken cam substrat (FTO-cam) üzerinde film şeklinde sentezlenmiştir.
TiO₂ nano çubuk filmlerin sentez koşullarının aktiviteye etkisini incelemek amacıyla öncelikle farklı sentez şartlarında hidrotermal metotla saf TiO₂/FTO örnekleri sentezlenmiştir. Sentezlenen TiO₂ nano çubuk filmler farklı metal çözeltileriyle (Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺), buna ilave olarak Pt⁰ ile, CdS ile ve farklı anyonlarla (B, C, N, S) modifiye edilmiştir. Sentezlenen film örnekleri XRD, UV-vis DRS, SEM, PL spektroskopisi, temas açısı ölçümleri ve ICP-MS analizleri ile karakterize edilmiştir. Farklı şartlarda sentezlenen TiO₂/FTO örnekleri, UV ışıması altında, model organik boyar madde olarak seçilen metilen mavisi parçalanması reaksiyonunda test edilmiştir. Bu testlerde en yüksek aktiviteyi gösteren örnek kullanılarak modifikasyonlar yapılmıştır. Modifiye edilen TiO₂/FTO nano çubuk film örneklerinin, fotoelektrokimyasal hidrojen üretimi kapasitesinin önemli belirteci olarak, fotoakım yoğunlukları ölçülmüştür ve taşıyıcı yük yoğunlukları hesaplanmıştır. Ayrıca bu modifiye edilmiş örneklerin görünür alan ışıma altında metilen mavisi parçalanmasındaki aktiviteleri incelenmiştir.
HCl:H₂O 1:1 oranında, 1,0 ml TiCl₄ ile 180°C’de 2 saat sürede sentezlenen TiO₂/FTO nano çubuk film ile UV ışıması altında %93,53 değerinde dönüşüm sağlanmıştır. Modifiye edilen TiO₂/FTO örnekleri de daha düşük bant aralığına sahiptir ve görünür alan ışıma altında tek başına TiO₂/FTO’ya göre daha yüksek aktivite göstermişlerdir. Çalışmada en yüksek fotoakım değerini veren örnekler 10Pt⁰-50Ni²⁺-TiO₂/FTO ve 25CdS-TiO₂/FTO örnekleridir. Görünür alanda yaklaşık 1,36 mA/cm² fotoakım yoğunluğu ve metilen mavisi parçalanmasında %80 dönüşüm değerleri sağlamışlardır.