Aromatik kirleticilerin fotokatalitik degradasyon reaksiyonlarının hızlandırılması: Katekolün Fe3+ iyonları ile katkılandırılmış TiO2 beraberindeki fotokatalitik degradasyon kinetiğinin incelenmesi
Enhancement of the photocatalytic degradation rate of aromatic pollutants: Investigation of the photocatalytic degradation kinteic of catechol in the presence Fe3+ doped TiO2
- Tez No: 182845
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEKİYE ÇINAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: katekol, demir iyonu ile katkılandırma, fotokatalitik degradasyon, titanyum dioksit, catechol, iron ion doping, photocatalytic degradation
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
TiO2 nin anataz şekli heterojen fotokatalizde kullanılan en uygun fotokatalizördür. Ancakbirçok organik kirleticinin degradasyonu pratik olamayacak kadar çok yavaş bulunmuştur. Bunedenle son yıllarda TiO2 nin fotokatalitik aktivitesini arttırılması için metal iyonları ilekatkılandırılması konusu dikkat çekmiştir. Metal iyonları ile katkılandırılmış TiO2 ile ilgilipek çok çalışma yapılmakla birlikte günümüze dek metal iyonlarının rolü ve reaksiyonmekanizması henüz bir kesinlik kazanamamıştır.Bu çalışmada Fe3+ iyonunun rolünü belirlemek amacıyla katekolün fotokatalitikdegradasyonunun kinetiği deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Katekol , fenolik yapıdakibileşiklerin fotokatalitik degradasyon reaksiyonlarında ara ürün olarak oluşandihidroksibenzen türevlerinin, hava ve su kirleticileri arasında önemli bir sınıf oluşturmasınedeniyle model bileşik olarak seçilmiştir. Denemeler saf ve katkılandırılmış TiO2 P25Degussa fotokatalizörü kullanılarak sabit sıcaklıkta ve süreksiz-tip bir fotoreaktördegerçekleştirilmiştir. Fotokatalizörün, katekolün ve Fe3+ iyonunun konsantrasyonlarınınfotokatalitik degradasyon hızı üzerine olan etkisi belirlenmiştir. Yeni fotokatalizörünkarakterizasyonu ise FTIR, XRD ve SEM gibi yapısal yöntemlerle yapılmıştır.Çalışmanın teorik kısmında, katkılandırmanın anatazın elektronik yapısına etkisini belirlemekve TiO2 nin elektronik özelliklerini saptayabilmek amacıyla, anatazdan kesilen Ti9O18 lik birküme modellenmiştir. Hesaplamalar Fonksiyonel Yoğunluk Teorisi DFT ileB3LYP/LANL2DZ seviyesinde gerçekleştirilmiştir. Optimum geometrik yapılar sınır orbitalenerjileri, enerji boşlukları ve yüzeydeki atomların Mulliken yük dağılımları hesaplanmıştır.Son olarak, kuantum kimyasal yöntemler kullanılarak katekolün fotokatalitik degradasyonreaksiyonunun ürün dağılımı belirlenmiş ve olası reaksiyon yolları için Geçiş Konumu Teorisihesaplamaları yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
The anatase form of TiO2 is the most suitable photocatalyst used in heterogeneousphotocatalysis. However, the degradation rates for many organic pollutants have been foundto be too slow to be of practical interest. In recent years, attention has been directed towardstransition metal ion doping on TiO2 in order to improve its photocatalytic activity. Althoughthere are numereous investigations on the effects of metal ion doped TiO2, the roles of themetal dopants and the mechanism of the process is still uncertain.In this study, with the intent to determine the role of the metal ion dopant, Fe3+ ion, thekinetics of the photocatalytic degradation of catechol has been investigated experimentallyand theoretically. Catechol has been chosen as the model compound, sincedihydroxybenzenes are the toxic intermediate products of the photocatalytic degradationreactions of phenolic compounds which constitute an important class of water and aircontaminants. The reactions have been carried out in a constant temperature batch-typephotoreactor using pure and doped TiO2 P25 Degussa as the photocatalyst. The effects of thecatalyst loading, initial concentration of catechol and Fe3+ ion dopant on the degradation ratehave been determined. The new photocatalyst has been characterized by using structuralmethods such as FTIR, XRD and SEM.In the theoretical part, in order to investigate the effect of doping on the electronic structure ofanatase and to find models suitable for determining the electronic properties of TiO2, a clustermodel Ti9O18 cut from the anatase bulk structure has been modelled. Calculations have beencarried out using Density Functional Theory DFT at B3LYP/LANL2DZ level. The optimizedgeometries, the frontier-orbital energies, energy gaps, Mulliken charge distributions of theatoms on the surface have been determined. Finally, the product distribution for thephotocatalytic degradation of catechol has been determined by means of quantum chemicalmethods and the Transition State Theory calculations for all the possible reaction paths.
Benzer Tezler
- Heterojen fotokatalitik degradasyon aromatik kirleticilerin sulu TiO2 suspansiyonlarında foto katalitik degradasyon kinetiğinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NEVİM SAN (SERGEN)
- TiO2'nin fotokatalitik aktivitesinin arttırılması askorbik asit ile modifiye edilen TiO2 nin karakterizasyonu ve hidrokinonun fotokatalitik degradasyon reaksiyonunun modellenmesi
Enhancement the photocatalytic activity of TiO2 characterisation of ascorbic acid modified TiO2 and modelling the photocatalytic degradation reaction of hydroquinone
EMİNE HİLAL MERT
- Karbon kuantum nokta ve tungsten trioksit katkılı titanyum dioksit fotokatalizörlerin sentezlenmesi ve atık sulardan aromatik aminlerin gideriminde kullanımlarının incelenmesi
Synthesis of carbon quantum dot and tungsten trioxide dopped with titanium dioxide photocatalysts and investigation of their uses in the removal of aromatic amines from wastewater
SEVAL ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN
ÖĞR. GÖR. HÜLYA CİVELEK YÖRÜKLÜ
- Sulu çözeltilerden fenol ve metilen mavisinin gideriminin fotokatalitik degradasyon yöntemi ile incelenmesi
Investigation of removal of phenol and methylene bluefrom water solutions by photocatalitic degradation
MELİHA SELOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLBEYİ DURSUN
- Ftalosiyaninle kaplanmış titanyumdioksidin fotokatalitik uygulamaları
Photocatalytic applications of titanium dioxide coated with phthalocyanine
YAGHUB MAHMIANI