Physical properties of anatase TiO2 altered by lanthanide atoms
Lantanitler tarafından anataz TiO2 nin fiziksel özelliklerinin değişimi
- Tez No: 416358
- Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN ŞİNASİ ELLİALTIOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Bu çalışmada, anataz TiO2 (101) tabanlı yüzeye tek lantanit atomlarının (Pr, Gd, Er, and Lu) tutunmasının yapısal, elektronik ve optik özellikleri Hubbard U düzeltilmiş yoğunluk fonksiyonu kuramına (DFT+U) dayalı ilk prensipler hesapları kullanılarak incelendi. Burada, lantanit atomları arasında, öncelikle Pr atom üzerinde yoğunlaşmıştır. TiO$_{2}$ ise nedeniyle kimyasal kararlılığa sahip olması nedeniyle çeşitli teknolojik uygulamalarda çeken bir malzemedir. Fotokatalitik gibi teknolojik uygulamaların çoğu TiO2 yapısının fiziksel özellikleri ile ilişkilidir. Lantanitler (Ln) TiO2'nin özelliklerini geliştirmesi nedeniyle iyi dopantlar olarak dikkati çekmiştir. Güçlü korelasyon lokalize Ti 3d ve lantanide (Ln) 4f orbitallerinin kaynaklanmaktadır. Bu katkılama işleminin kolayca meydana geldiğini gösterir. Pr atomun adsorpsiyon enerjileri tüm bağlanma modellerinde yüksek bulunmuştur, yani Pr adsorpsiyon süreci için etkili atomdur. Ln ve yüzey arasındaki etkileşiminin sonucu, bant aralığında kirlilik durumları meydana gelir, TiO$_{2}$ yüzeyinin optik aktivitesini sağlayarak, hem UV-görünür hem de yakın-IR aralığında iyileştirir. Ayrıca, benzoik asit ve kumarin 153 prototip boya moleküllerini kullanılarak adsorbate-takviye etkileşimini inceledik. Moleküler adsorpsiyon enerjisi ve optik özellikleri Ln varlığı ile geliştildi. Buna ek olarak, kumarin 153 (C153) ve indirgenmiş (O-boş) yüzeyleri arasındaki etkileşim göz önüne alındığında, etkili bir yöntem olarak görünmektedir
Özet (Çeviri)
In this thesis, the structural, electronic and optical properties of adsorption of single lanthanide atoms (Pr, Gd, Er, and Lu) in anatase TiO2 (101) substrate have been investigated by using the first-principles calculations based on Hubbard U corrected term density functional theory (DFT+U). Here, among the lanthanides, we have primarily concentrated on Pr atom. TiO2 has attracted a material in various technological applications due to its chemical stability. In most of the technological applications such as photocatalytic TiO2 have been used to relate to its physical properties. Lanthanides (Ln) have drawn the attention as good dopants because of the improved features of TiO2. The strong correlations are arising from the localized Ti 3d and lanthanide (Ln) 4f orbitals. This indicates that the doping process do occur easily. The adsorption energies of Pr atom are found high in all binding models, so Pr is effective atom for adsorption process. The result of interaction between Ln and the surface, impurity states occur into the band gap, this provide the optical activity of the TiO2 (101) surface with improving both the UV-visible and the near-IR range. Also, we have studied adsorbate-dopant interaction using prototypical dye molecules such as benzoic acid and Coumarin 153. Molecular adsorption energies and the optical properties are improved by the presence of Ln. In addition, considering the interaction between Coumarin 153 (C153) and reduced (O-vacancy) surfaces, it seems to be an effective method as much as
Benzer Tezler
- Metal katkılı tio2 bileşenli boya duyarlı güneş hücrelerinin (DSSCs) üretimi ve parametrelerinin belirlenmesi
Fabrication of metal doped tio2 based dye sensitized solar cells (DSSCs) and determination of their photovoltaic parameters
ALİ UĞUR
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİFE GENÇER İMER
- Nano tozların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of nano powders
OĞUZHAN AVCIATA
Doktora
Türkçe
2009
Bilim ve TeknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMALETTİN YAMAN
- Titanya (TiO2) metal oksit nano malzemeler
Titania (TiO2) metal oxide nanomaterials
CEM CANAN
Doktora
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiTrakya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN
PROF. DR. SERAP ŞENTÜRK DALGIÇ
- Development and characterization of ceramic nanofiber membranes for dye removal from textile wastewater
Tekstil atıksularından boya giderimi için seramik nanofiber membranların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
NURAY YERLİ SOYLU
Doktora
İngilizce
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN