Geri Dön

Modifiye fotokatalizörlerin sentezi, tanımlanması ve fotokatalitik hidrojen üretimi

Synthesis and characterization of photocatalysts and photocatalytic hydrogen production

  1. Tez No: 305507
  2. Yazar: MÜNEVVER ZEYNEP SELÇUK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL BOZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 104

Özet

Güneş enerjisi ile hidrojen üretimi, uzun dönemde suyun ve güneş ışığının özellikle de görünür dalga boyu aralığının kullanılarak yarı iletkenlerden yararlanmayı amaçlayan çalışmalar, hem ekonomik açıdan hem de stratejik açıdan büyük önem arz etmektedir. Fotokimyasal sistemlerde, özel yarı iletken malzemeler ve güneş ışığı kullanarak fotokatalitik yöntemlerle hidrojen üretebilirler. Görünür dalga boyunu absorplayacak şekilde duyarlaştırılmış TiO2 gibi geniş bant aralığına sahip yarıiletken madde, güneş enerjisi ile hidrojen üretiminde, uzun yıllardır çalışılan umut veren başlıca malzemedir.Şu anda güneş enerjisinden hidrojen üretimi verimi çok düşüktür. Bunun ana sebepleri elektron ve elektron boşluklarının tekrar birleşmesi, ters yöndeki reaksiyon ve TiO2'nin görünür ışık altındaki düşük aktivitesidir. Yüklerin tekrar birleşmesinin ve geri reaksiyonun engellenmesi için karbonat tuzları ve kurban reaktanların kullanılması araştırmacılar tarafından çalışılmıştır. Diğer çalışmalar ise değerli metal yüklemeleri, yapıya katyon girişimleri, boya ile duyarlılaştırma, kompozit yarıiletkenler oluşturma ve anyon girişimleri sayesinde TiO2'nin iyileştirilmesi ile fotokatalitik özelliklerinin geliştirilmesine odaklanmıştır.Bu tez çalışmasında güneş spektrumunun UV bölgesine duyarlı TiO2 fotokatalizörünün anyon ve metal ile katkılandırılarak sentezlenmesine, bu sentezlenen fotokatalizörlerin kurban reaktan olarak metanolün kullanıldığı su parçalanması reaksiyonu sonucunda hidrojen üretimi için kullanılmasına odaklanmıştır. Ayrıca bu fotokatalizörlerin fotokatalitik aktivitesi metilen mavisi degradasyon reaksiyonu ile test edilmiştir. Bu fotokatalizörlerin karakterizasyonu XRD ve DRS analizleri ile gerçekleştirilmiştir.Azot doplu titanyum dioksit ıslak metotla sentezlenmiş ve bu malzeme Fe, Cr, Cu, Ni ve Pt gibi çeşitli metallerin doplanması için destek malzeme olarak kullanılmıştır. Metal tuzlarının sulu çözeltileri kaynak olarak kullanılmış ve metaller N-TiO2 destek maddesinin üzerine hidrazin hidrat sulu çözeltisi ile indirgenmiştir. Bu sentezlenen katalizörlerden Ni-N-TiO2 katalizörü seçilerek nikel metali farklı konsantrasyonlarda yüklenerek bir seri katalizör daha oluşturulmuştur. Bu sentezlenen katalizörlerin görünür alan ışıması altında fotokatalitik su ayrışması reaksiyonu ile hidrojen üretimleri incelenmiştir. Farklı metal yüklü katalizör serisinden en iyi sonuç Pt-N-TiO2 katalizöründen alınmıştır. Fakat Pt-N-TiO2 ile yapılan reaksiyonda 2 saat sonra reaksiyon hızı sabitlenirken Ni-N-TiO2 katalizörü ile yapılan denemede reaksiyon süresi boyunca reaksiyon hızı artmıştır. Bu sonuç Ni-N-TiO2 katalizörünün daha dayanıklı olduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

The studies on photocatalytic hydrogen production as a renewable energy holds an important place, especially those studies using visible region of sunlight in conjuction with semiconductors for the production of hydrogen from water. Photocatalytic systems can produce H2 from water using special semiconductor materials and energy from sunlight wide band-gap semiconductors, such as, sensitized TiO2, are the most promising and the most widely studied material in the field of solar hydrogen conversion.Presently, the solar-to-hydrogen energy conversion ef ? ciency is too low for the technology to be economically sound. The main barriers are the rapid recombination of photo-generated electron/hole pairs as well as backward reaction and the poor activation of TiO2 by visible light. Some investigators studied the effects of addition of sacri ? cial reagents and carbonate salts to prohibit rapid recombination of electron/hole pairs and backward reactions. Other research focused on the enhancement of photocatalysis by modi ? cation of TiO2 by means of metal loading, metal ion doping, dye sensitization, composite semiconductor, anion doping.This thesis focuses on synthesis of anion and metal doped TiO2 photocatalysts and using these photocatalysts for hydrogen production from water splitting reaction using methanol as hole scavanger. Also photocatalytic activity of these photocatalysts were tested with methylene blue degradation reaction. The charactrization of these photocatalysts were carried out by XRD and DRS.Nitrogen-doped titanium oxide powders were synthesized by wet method and used as a support for various metals such as Fe, Cr, Ni, Cu and Pt toward photocatalytic hydrogen evolution. Aqeous solutions of metal salts were used as a metal source and metals were reduced on N-TiO2 powders with hydrazine hydrate solutions. Also Ni-N-TiO2 catalysts with different nickel concentration were synthesized in this study. We examined photocatalytic activities of these synthesized photocatalysts by water splitting reaction under visible ligth. Pt-N-TiO2 photocatalyst showed the best photocatalytic activity; but the H2 production rate of Pt-N-TiO2 increases for 2 h of reaction. After 2 hours, hydrogen production rate was fixed by the end of the reaction but the H2 production rate of Ni-N-TiO2 increases during the reaction. In other words, Ni-N-TiO2 was more stable than Pt-N-TiO2.

Benzer Tezler

  1. Mezogözenekli G-C3N4 tabanlı kompozit malzemelerin atık sulardan bazı organik kirleticilerin gideriminde fotokatalitik aktivitesinin değerlendirilmesi

    Evaluation of photocatalytic activity of mesoporous G- C3N4 based composite materials in removal of some organic contaminants from waste water

    DİREN KILIÇ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    KimyaAtatürk Üniversitesi

    Fizikokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEMRA KARACA

    DOÇ. DR. ÖNDER METİN

  2. Synthesis, characterization and photocatalytic activities of modified chalcogenides

    Modifiye kalkojenitlerin sentezi, karakterizasyonu ve fotokalitik aktiviteleri

    İBRAHİM KABA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Kimya MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGE KERKEZ KUYUMCU

    PROF. DR. ATIF KOCA

  3. Ftalosiyaninle kaplanmış titanyumdioksidin fotokatalitik uygulamaları

    Photocatalytic applications of titanium dioxide coated with phthalocyanine

    YAGHUB MAHMIANI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET GÜL

  4. Yüzeyi farklı karboksilik asitlerle modifiye edilerek yeni tio2 fotokatalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

    Preparation and characterization of new tio2 photocatalysts, surface-modified with different carboxylic acids

    ÇAĞDAŞ BÜYÜKPINAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    KimyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEVİM SAN

  5. Gümüş ile doplamış nano-TiO2' in özelliklerinin incelenmesi

    The study of specifications of nano Ti̇O2 doped si̇lver

    YILDIZ BENLİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    KimyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ULVİ AVCIATA