Methylene blue degradation in water using sol-gel made TiO2 supported oxide photocatalysts
Sol-jel yapımı TiO2 destekli oksit fotokatalizörler kullanılarak su içinde metilen mavisi bozunumu
- Tez No: 299149
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EROL ŞEKER, YRD. DOÇ. DR. YUSUF SELAMET
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Çevre Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Bu çalışmada H2O/Ti oranı, HCl/Ti oranı ve kalsinasyon sıcaklıkları değiştirilerek, saf TiO2 ve Fe3+ yüklenmiş TiO2 nanopartikülleri sentezlenmiştir. Daha sonra tüm örneklerin fotokatalik aktiviteleri analiz edilmiştir. Bu çalışmanın ana amacı fotokatalizörlerin bant enerjilerini düşürmektir. Bunu sağlamak için örnekler sentezlenirken prosedürde bazı değişiklikler yapılmış ve Fe3+ iyonu yüklenmiştir. Saf TiO2 ve Fe3+ yüklenmiş TiO2 nanokatalizörleri sol-jel metodu ile hazırlanmış ve Fe3+ yüklemek için impregnasyon metodu uygulanmıştır. Hazırlanan örneklerin karakterize edilmesi XRD ve DRS teknikleri ile yapılmıştır. Metilen mavisi bozularak, örneklerin fotokatalitik aktiviteleri incelenmiş ve UV-vis soğurma ile analiz edilmiştir. Bu çalışma ısıl işlemin kristal boyut üzerinde doğrudan etkili olduğunu göstermiştir. Genel olarak, kalsinasyon sıcaklığı artarken örneklerin kristal boyutları da artmıştır. Ayrıca, ısıl işlem faz oluşumunu da etkilemektedir. 700-800 ºC arasında anatazdan rutile faz dönüşümü olmaktadır. H2O/Ti oranı 4'e eşit ve HCl/Ti oranı 0.45'e eşit olan ve 800 ºC kalsine edilmiş TiO2 örneklerinde rutil faz gözlemlenmiştir. Ayrıca, bant enerji değerleri örneklerin fotokatalitik aktiviteleri için önemlidir. Çünkü, küçük bant enerjisine sahip TiO2 fotokatalizörleri görünür ışık aralığında çalışabildikleri için fotokatalitik reaksiyonlarda daha aktiftirler. Bu tez çalışmasında TiO2 örneklerinin bant enerjileri DR spektrumları, Kubelka Munk fonksiyonu ve Polymath programı kullanılarak hesaplanmıştır. Sonuçlara göre, rutil fazlı örnekler daha küçük bant enerjilerine sahiptir. Ayrıca, en düşük bant enerjileri saf TiO2 örneklerinden elde edilmiştir. TiO2-w:4-a:0.45-T:900 örneği minimum bat enerjisine sahiptir, değeri 3,019'dur ve maksimum fotokatalitik verimi, %25, göstermiştir. Ayrıca, Fe3+ yükü arttıkça fotokatalitik verim düşmektedir. Bu sonuç, TiO2 yüzeyindeki Fe3+ safsızlığının örneklerin fotokatalitik verimini düşürdüğünü göstermektedir. Maksimum fotokatalitik aktivite gösteren TiO2-w:4-a:0.45-T:900 örneğinin zamana bağlı fotokatalitic verimi çalışılmıştır. 15 saat içinde %93 bozulma göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Pure TiO2 and Fe3+ doped TiO2 photocatalysts were synthesized by changing H2O/Ti ratio, HCl/Ti ratios and calcination temperatures. Photocatalytic activities of the samples were determined for the degradation of methylene blue. The primary objective of this study is to narrow the band gap energies of the photocatalysts by changing preparation procedure and also doping with Fe3+ ions. Pure TiO2 and Fe3+ doped TiO2 photocatalysts were prepared by the sol-gel method, and also the impregnation method was applied for Fe3+ doping. The characterization of the samples was performed by using XRD and DRS techniques. Photocatalytic activities were measured by using UV-vis absorbance. This study shows that the heat treatment directly affected the crystallite size. Generally, crystallite size of the samples increased with calcination temperature and the heat treatment between 700 ºC and 800 ºC also resulted in crystalline phase transformation from anatase to rutile . TiO2 samples prepared with H2O/Ti ratio of 4 and HCl/Ti ratio of 0.15 calcined at 700 ºC and H2O/Ti ratio of 4 and HCl/Ti ratio of 0.45 calcined at 800 ºC had only rutile phase.Band gap energy is one of the important factors affecting the photocatalytic activities. In this thesis study, band gap energies of the TiO2 samples were calculated using DR spectrums together with Kubelka Munk function. The DRS analyses showed that samples with rutile phase had the smallest band gap energies; in fact, the pure TiO2 samples (H2O/Ti ratio of 4 and HCl/Ti ratio of 0.45 calcined at 900 ºC) had the minimum band gap energy of 3,019 eV and the maximum photocatalytic conversion of 25% in 10 min and 93% convesion was reached in 15 h. In contrast, photocatalytic conversion decreased with doping with Fe3+ with excessive dissolution of iron ions.
Benzer Tezler
- Tekstil atıksularındaki boyar maddelerin fotokatalitik oksidasyon ile giderimi için zno bazlı katalizörlerin geliştirilmesi
Development of zno based catalysts for photocatalytic degradation of dyes in textile wastewater
BEYZA DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
PROF. DR. ŞEYMA AYDINOĞLU
- Saf ve nano-katkılı TiO2 filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of pure and nano-doped TiO2 films
MELİKE ARSLANHAN
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU DEVRİM ŞAM PARMAK
- Development of aerogel based optofluidic microreactors
Aerojel tabanlı optofluidik mikroreaktörlerin geliştirilmesi
YAPRAK ÖZBAKIR
Doktora
İngilizce
2018
Mühendislik BilimleriKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY
- Gümüş nanotanecik katkılı nanokompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of silver doped nanocomposites
ÖZLEM KABAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE OSKAY
- Sensitization of sol-gel derived titania-silica photocatalytic thin films with ascorbic acid
Sol-jel yöntemi ile hazırlanmış titanyum dioksit-silikon dioksit fotokatalitik ince filmlerin askorbik asit ile duyarlılaştırılması
EMRE YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. GÜRKAN KARAKAŞ