Titanyum dioksit destekli bor dipirometen (bodipy) türevlerinin hidrojen üretim aktivitesinin incelenmesi
Investigation of hydrogen production activity of titanium dioxide supported boron dipyromethe (bodipy) derivatives
- Tez No: 1020579
- Danışmanlar: PROF. DR. İMREN HATAY PATIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Enerji, Biyoteknoloji, Chemistry, Energy, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: BODIPY bileşikleri, Fotokatalitik, BODIPY compounds, Photocatalytic
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde fosil yakıtların yoğun kullanımı sonucu ortaya çıkan çevresel bozulma ve enerji kaynaklarının sürdürülebilirliğine ilişkin endişeler, temiz ve yenilenebilir enerji taşıyıcılarına olan ilgiyi artırmıştır. Bu nedenle hidrojen enerjisi, temiz, yüksek enerji yoğunluğuna sahip ve çevre dostu özellikleriyle önemli enerji taşıyıcılarından biri olarak değerlendirilmektedir. Güneş enerjisinden yararlanarak suyun fotokatalitik ayrışması yoluyla hidrojen (H2) eldesi, sürdürülebilir H2 üretimi açısından umut vadeden yaklaşımlardan biridir. Bununla birlikte, yaygın olarak kullanılan yarı iletken fotokatalizörlerden olan titanyum dioksitin (TiO2) geniş bant aralığına sahip olması, görünür bölge ışığını yeterince absorplayamamasına ve dolayısıyla fotokatalitik hidrojen üretim verimliliğinin sınırlı kalmasına neden olmaktadır. Bu sınırlamayı gidermek ve fotokatalitik sistemlerin görünür ışık altında etkinliğini artırmak amacıyla yarı iletkenlerin farklı hassaslaştırıcılar ile görünür bölgede absorbsiyonun sağlanmasına yönelik çalışmalar son yıllarda önemli bir araştırma alanı haline gelmiştir. Bu tez kapsamında, yüksek molar absorpsiyon katsayıları ve ayarlanabilir fotofiziksel özellikleri ile dikkat çeken 4,4-difloro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indasen (BODIPY) türevi hassaslaştırıcılar (N6, N7 ve N8) sentezlenmiş olup, bu bileşikler kullanılarak TiO2 yarı iletkeni ve Pt yardımcı katalizörü ile desteklenen hibrit fotokatalizör sistemlerinin görünür ışık altında fotokatalitik hidrojen üretim performansları incelenmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları sonucunda, TiO2 ile oluşturulan hibrit sistemlerde elektron verici ortam seçiminin, BODIPY oranının ve yardımcı katalizör varlığının fotokatalitik aktivite üzerinde belirleyici bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Yapılan deneyler sonucunda, askorbik asit ortamında ve %2 Pt yardımcı katalizörü varlığında, ortamda birleşim yöntemiyle oluşturulan TiO2-N7/Pt fotokatalizör sisteminin en yüksek hidrojen üretim aktivitesini sergilediği belirlenmiştir. Bu sistemde 6 saatlik reaksiyon süresi sonunda 2.06 mmol g⁻¹ H₂ üretimi elde edilmiştir. Elde edilen bulgular, BODIPY ile hassaslaştırılmış TiO2 tabanlı hibrit fotokatalizörlerin görünür ışığa duyarlı fotokatalitik sistemler olarak hidrojen üretim performansını arttırmada etkili bir yaklaşım sunduğunu ortaya koymaktadır. Bu çalışma, organik hassaslaştırıcılar ile yarı iletken fotokatalizörlerin birleştirilmesinin güneş enerjisi destekli sürdürülebilir hidrojen üretim teknolojilerinin geliştirilmesinde önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The intensive use of fossil fuels has led to significant environmental degradation and raised concerns regarding the sustainability of energy resources, thereby increasing the interest in clean and renewable energy carriers. In this context, hydrogen energy is considered one of the most promising energy carriers due to its clean nature, high energy density, and environmentally friendly characteristics. The production of hydrogen (H2) via photocatalytic water splitting using solar energy represents a promising approach for sustainable hydrogen generation. However, titanium dioxide (TiO2), one of the most widely used semiconductor photocatalysts, possesses a wide band gap, which limits its ability to effectively absorb visible light and consequently restricts its photocatalytic hydrogen production efficiency. To overcome this limitation and enhance the visible-light activity of photocatalytic systems, recent studies have focused on sensitizing semiconductors with various photosensitizers to enable absorption in the visible region. In this study, BODIPY-based photosensitizers (N6, N7, and N8), known for their high molar absorption coefficients and tunable photophysical properties, were synthesized. These compounds were employed to construct hybrid photocatalytic systems consisting of TiO2 as the semiconductor and Pt as a co-catalyst, and their photocatalytic hydrogen production performances under visible light irradiation were investigated. Optimization studies revealed that the choice of electron donor, the ratio of BODIPY sensitizer, and the presence of a co-catalyst play critical roles in determining the photocatalytic activity of the hybrid systems. Experimental results demonstrated that the highest hydrogen production activity was achieved with the TiO2-N7/Pt photocatalyst system formed via in situ assembly in the presence of ascorbic acid as the electron donor and 2% Pt as the co-catalyst. Under these conditions, a hydrogen evolution amount of 2.06 mmol g⁻¹ was obtained after 6 hours of reaction. The findings indicate that BODIPY-sensitized TiO2-based hybrid photocatalysts provide an effective strategy for enhancing hydrogen production performance under visible light irradiation. This study highlights the significant potential of integrating organic photosensitizers with semiconductor photocatalysts for the development of solar-driven sustainable hydrogen production technologies.
Benzer Tezler
- Development of hexagonal boron nitride reinforced thermoplastic composites for advanced thermal management with multi-processing techniques
Çoklu işleme teknikleri ile ileri ısıl yönetim için hekzagonal bor nitrür takviyeli termoplastik kompozitlerin geliştirilmesi
SAHER GUL
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Amonyak boranın hidrolizinden hidrojen eldesi için titanyum dioksit destekli bakır – kobalt katalizörünün geliştirilmesi
Development of titanium dioxide supported copper – cobalt catalyst for hydrogen production via ammonia borane hydrolysis
MERVE KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN ÖZDEMİR
- Metal oksit destekli bimetalik kobalt katalizörleri ile sodyum borhidrürün hidrolizinden hidrojen üretimi
Hydrogen generation from hydrolysis of sodium borohydride on metal oxide supported bimetallic cobalt catalysts
HATİCE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN ÖZDEMİR
- Fate of pesticide in soil and photocatalytic degradation by perlite supported titanium dioxide
Pestisitin toprakta dağılımı ve perlit destekli titanyum dioksit ile fotokatalitik bozunması
EMMANUEL NGAHA
Doktora
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLEK DURANOĞLU DİNÇER
PROF. DR. EMMANUEL GUILLON
- Synthesis of chitosan and titanium dioxide based plasmonic catalysts for the catalytic reduction of phenolic compounds
Fenolik bileşiklerin katalitik olarak indirgenmesinde kullanılmak üzere kitosan ve titanyum dioksit destekli plazmonik katalizör sentezi
GÖKÇE ERDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA YAVUZ ERSAN