Application of semi conductor films over glass/ceramic surfaces and their low temperature photocatalytic activity
Cam/seramik yüzeylere yarı iletken film uygulamaları ve bu filmlerin düşük sıcaklıkta fotokatalitik aktivitesi
- Tez No: 238712
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜRKAN KARAKAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Yarı iletken metal oksit maddeler uygun dalga boylarında ışıkla uyarıldığında su ve oksijen moleküllerinin aktif radikallere dönüşümünü sağlayan yükseltgenme ve indirgenme tepkimeleri meydana gelir. Bu yöntemle anti-bakteriyel özellikli kendini temizleyen yüzey ve ürünler elde edilebilir.Bu çalışmanın amacı, fotokatalitik olarak kendini temizleyen ve anti-bakteriyel özelliğe sahip, çok fonksiyonlu, cam ürünler için yarı iletken metal oksit tabanlı ince filmler üretmek ve üretim teknikleri geliştirmektir. Yarıiletken metal oksit olarak, çok bulunmaları, zehirsiz oluşları, kararlılıkları ve gün ışığına yakın aralıktaki ışıkları soğurmaları nedeniyle titanyum dioksit (TiO2) kalay oksit (SnO2), ve bunların ikili karışımları seçilmiştir. Saf TiO2 ve SnO2'nin fotokatalitik aktiviteleri güneş ışığı altında sınırlı olup katkı maddeleri olarak praseodimiyum (Pr), paladyum (Pd), gümüş (Ag) ve demirin (Fe) etkileri de incelenmiştir.Geliştirilen yöntemlerin geniş yüzeylere endüstriyel boyutta uygulanabilmesini sağlamak amacıyla, kolloidal çözeltiler, sol-jel tekniği ile hazırlanmıştır. Cam yüzeyler ise, daldırma yöntemi kullanılarak, bu çözeltiler ile kaplanmış vekurutulduktan sonra kalsine edilmiştir. Saf TiO2 için, en iyi kalsinasyon şekli 400oC'de 45 dakika olarak belirlenmiştir. Yüzey özelliklerinin belirlenmesinde, bant genişliği ölçümü için UV-Vis Spektrofotometre, temas açısı ölçümü içim CAM, yüzey morfolojisi ve topolojisi için ise SEM kullanılmıştır. Kaplanan yüzeylerin fotokatalitik özellikleri kırmızı şarap ve metilen mavisi gibi organik maddelerin degredasyonu ve E.coli sayma gibi organik yöntemler yardımı ile ölçülmüştür. Metilen mavisi konsantrasyonu 180 dakikalık bekleme sonrasında SnO2 ile kaplanmış yüzeylerde %61.2 oranında azalmış olup, TiO2 kaplı yüzeylerde ise bu oran %22.1'dir. En iyi fotokatalitik özellik ise Pd ve Ag eklenmiş TiO2 ile kaplanmış yüzeylerde gözlemlenmiştir. TiO2-SnO2 karışımı ile kaplanmış yüzeyler SnO2 kaplı yüzeylerden daha düşük fotokatalitik aktivite göstermiş olup, bu durum, SnO2 kaplı yüzeylerde yüzey alanının daha düşük olması (9.81 cm2/cm2) ile açıklanbilecek bir durumdur. Yüzey alanı SnO2 miktarı arttıkça artmakta olup sıralama su şekildedir: SnO2 > 80% SnO2 + 20% TiO2 > 50% SnO2 + 50%TiO2 > 35% SnO2 + 65%TiO2 > 20% SnO2 + 80% TiO2 > TiO2.
Özet (Çeviri)
Semiconductor metal oxides can be induced by light with proper wavelength resulting in oxidation and reduction reactions for the transformation of water and oxygen molecules into active radicals. With this method, it is possible to obtain self-cleaning surfaces and products having antimicrobial properties.The aim of this study is to develop semiconductor metal oxide thin films for multifunctional glass products and the characterization of photocatalytic self cleaning and antimicrobial properties. As semiconductor metal oxides; titanium dioxide (TiO2), tin oxide (SnO2) and their binary mixtures (TiO2-SnO2) are selected because of their abundancy, non toxic properties, stability and the ability of absorbing light close to visible range. Also the effect of metal dopants such as praseodymium (Pr), palladium (Pd), silver (Ag) and iron (Fe) was examined with these metal oxides.The colloidal solutions were synthesized by using sol-gel method in order to apply the developed method to industrial usage as applying on large surfaces.The glass substrates were coated with the colloidal solutions by dip coating and the dried samples were calcined under air flow. The best calcination condition for pure TiO2 coated thin film was determined as 400oC for 45 minutes. Surface characterization studies were performed by using UV-Visible Spectrophotometer for band gap measurement, CAM for contact angle measurement, SEM for surface morphology and tophology. The methylene blue adsorption tests were carried out and the effective surface area of the samples were predicted by the Langmuir adsorption isotherm of samples. The photocatalytic activities of the coated thin films were measured with the degradation of organic materials as red wine and methylene blue, and with the antimicrobial activity tests as counting the number of viable E.coli cells. 61.2% deactivation of methylene blue stain was achieved over SnO2 coated thin films while this was 22.1% over TiO2 coated thin films after irradiation for 180 minutes. The superior photocatalytic activity was observed with TiO2 samples doped with Pd and Ag ions. The TiO2-SnO2 coated samples performed limited photocatalytic activity which is less than the activity of SnO2 coated samples which was confirmed with surface area measurements as SnO2 coated samples had higher surface area (9.81 cm2/cm2) than TiO2-SnO2 coated samples. Surface area increased with increasing the amount of SnO2 and it was in the following order: SnO2 > 80% SnO2 + 20% TiO2 > 50% SnO2 + 50%TiO2 > 35% SnO2 + 65%TiO2 > 20% SnO2 + 80% TiO2 > TiO2.
Benzer Tezler
- Katodik Ark Pvd yöntemi ile üretilmiş tiaın ve tin kaplamalarının korozyon özellikleri
Başlık çevirisi yok
LEVENT CANDEMİR
- Production of titanium dioxide thin films with improved photocatalytic activity: The use of bacteria as 3D templates
Fotokatalitik aktivitesi geliştirilmiş titanyum dioksit ince filmlerin üretimi: Bakterilerin 3 boyutlu şablon olarak kullanılması
BURCU KOÇ HASKILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRKAN KARAKAŞ
PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Silisyumun yönlü aşındırılması ve mikroalgılayıcılar
Anisotropic etching of silicon and microsensors
F.ALİ ALDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. DURAN LEBLEBİCİ
- Organik alan etkili transistörlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of organic field effect transistors
HİDAYET GÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALTINDAL
- Role of Silica in the self-assembly of salt-surfactant mesophases and synthesis of Mesoporous metal oxides
Tuz-yüzey aktif arafazlarının kendiliğinden oluşumunda Silika'nın rolü ve mezogözenekli metal oksitlerin sentezi
NAJEEB ULLAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. ÖMER DAĞ