Metal katkılı ZnO esaslı nanofotokatalizörlerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Development of metal doped ZnO based nanophotocatalysts and their applications
- Tez No: 418563
- Danışmanlar: PROF. DR. MAHMUT ÖZACAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Çinko oksit, metal katkılama, fotokatalizör, fotokataliz, tartarazin, Zinc oxide, metal doping, photocatalyst, photocatalysis, tartrazine
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Eğitimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 58
Özet
Çeşitli endüstriyel uygulamalar sonucu açığa çıkan ve sulara bırakılan organik atıklar su kaynaklarını zehirleyerek çevre temizliğini tehdit etmektedir. Suların bu gibi organik atıklardan temizlenmesi için günümüzde birçok farklı yöntem uygulanmaktadır. Ancak bunların uygulanabilirliklerinin güç olması, uygulanan yöntemin çevreye ek bir kirlilik yaratabilmesi ya da ekonomik olmamaları sebebiyle daha üstün ve çevre dostu bir yönteme ihtiyaç duyulmaktadır. Bu faktörler değerlendirildiğinde heterojen fotokatalitik degradasyon oldukça uygun bir yöntemdir. Bir yarıiletken fotokatalizörün UV-A ışığı ile etkileşmesine dayanan bu yöntem ile ortamda bulunan organik kirleticiler mineralizasyona uğrayarak H2O, CO2 gibi küçük ve zararsız moleküllere parçalanabilmektedir. Zehirsiz, ucuz, kolay elde edilebilir ve kimyasal açıdan stabil olması gibi sebeplerle yarıiletken fotokatalizör olarak en sık kullanılan madde ZnO'dir. II –VI gurubu bileşik yarıiletkenlerinden biri olan ZnO; yüksek geçirgenliği, doğada bolbulunması gibi nedenlerle teknolojik öneme sahiptir. Bu malzemeye uygun katkılamalaryaparak yapısal, optiksel ve elektriksel özellikleri iyileştirilebilmektedir. Yüksek elektrikseliletkenliğe sahip olması diğer şeffaf iletken oksit malzemelere alternatiftir. Bu özelliğindendolayı son yıllarda tercih edilen bir malzemedir.Ayrıca çinko oksitin 3.37 eV'luk geniş bir bant aralığına sahip olası, onun uygunkısa dalga boylu optoeletronik uygulamalarda da kullanılmasını sağlamıştır. Bu tez çalışmasında nano ZnO ve farklı metaller (Ag, Fe, Mn ve Ni) katkılanmış ZnO fotokatalizörler hidrotermal yöntemle sentezlenmiştir. Sentezlenen fotokatalizörler XRD, FESEM, FTIR ve UV-Vis spektrofotometre ile karakterize edilmiştir. Katkılanan metallerin ZnO'in yasaklanmış bant aralığında önemli bir değişikliğe neden olmadığı görülmüştür. Sentezlenen katkısız ve metal katkılı ZnO fotokatalizörler kullanılarak tartrazinin fotokatalitik bozunması incelenmiştir. ZnO, Ag/ZnO, Fe/ZnO, Mn/ZnO ve Ni/ZnO fotokatalizörlerin tartarazin degradasyon verimleri srasıyla Ni/ZnO, Ag/ZnO, ZnO, Fe/ZnO ve Mn/ZnO olarak bulunmuştur. Ag ve Ni katkılamak ZnO'in fotokatalitik etkinliğini arttırırken, Fe ve Mn katkılamanın ZnO'in fotokatalitik etkinliğini azalttığı tesbit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Organic pollutants which are released from various industrial processes, poison the water sources and threaten the environment. There are many different methods applied to rid the water streams from such organic waste. These methods are not sufficient in means of applicability, economical aspects or bringing an extra amount of pollution to the applied environment and therefore there is a need for a superior, enviromentally friendly technique. When all these factors are taken into account, heterogenous photocatalytic degradation is quite a suitable method. With this method, which is based on interaction between a semi-conductor and UV-A light, organic pollutants can be mineralized into small and non-toxic molecules such as H2O and CO2. ZnO is the most extensively used semi-conductor photocatalyst, because it is a nontoxic, inexpensive, easily attainable and chemically stable compound. ZnO, one of the II-VI compound semiconductors, has a significant technological importance due to its abundance in nature and high transparency. Its structural, optical and electrical properties can be improved by using appropriate doping materials. It is an alternative material to other transparent materials since it has a high electrical conductivity, a feature that makes it preffered for many applications.Zinc oxide also has a wide band gap of 3:37 eV likely led to its short wavelength suitable for use in applications optoeletronik. In this study, nanoscale ZnO and different metals (Ag, Fe, Mn and Ni) doped ZnO photocatalysts were synthesized according to hydrothermal method. The as-synthesized photocatalysts were characterized by XRD, FESEM, FTIR and UV-Vis spectrophotometry. It is observed that doping metals did not significantly impact on the forbidden band gap. The photocatalytic degradation of tartrazine was investigated by employing the as-synthesized undoped and metal doped ZnO photocatalysts. The tartrazine degradation efficiency of ZnO, Ag/ZnO, Fe/ZnO, Mn/ZnO and Ni/ZnO photocatalysts was found to be Ni/ZnO, Ag/ZnO, ZnO, Fe/ZnO ve Mn/ZnO respectively. It is demonstrated that Ag and Ni doping enhanced the photocatalytic activity of ZnO, while Fe and Mn doping impaired the photocatalytic activity of ZnO.
Benzer Tezler
- Metal katkılı ve kompozit ZnO nanokatalizörlerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Developments and applications of metal doped and composite nanocatalysts
NURAY GÜY
- Fabrication of CdS quantum dots and nanostructure ZnO based photodetectors
CdS kuantum noktaları ve nanoyapılı ZnO esaslı foto dedektörlerin üretilmesi
BESTOON ANWER HAMAD AMEEN HAMAD AMEEN
Doktora
İngilizce
2018
BiyomühendislikKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiBiyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULKADİR YILDIZ
PROF. DR. FAHRETTİN YAKUPHANOĞLU
- Çeşitli oksit bileşiklerinin çinko oksit'in mikroyapı özelliklerine etkisi
The effect of various oxide compounds on the microstructure properties of zinc oxide
GÖKHAN HARDAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BERAT YÜKSEL PRICE
- Metal oksit katkılı yarı iletken malzemelerin üretilmesi ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Production of semiconductor materials based metal oxide and investigation of their electrical properties
CİHAT AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Metalurji MühendisliğiFırat ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA AKSOY
- Püskürtmeli kurutma ve termal bozunma prosesleri ile ZnO esaslı partiküllerin ve kompozit yapıların sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of ZnO based particles and composite structures via spray drying and thermal decomposition processes
ŞEYMA DUMAN
Doktora
İngilizce
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL