Photocatalytic hydrogen production over Au/SrTiO3
Au/SrTiO3 aracılığı ile fotokatalitik hidrojen üretimi
- Tez No: 474306
- Danışmanlar: PROF. RAMAZAN YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Bu çalışmada suyun fotokatalitik olarak hidrojene ve oksijene ayrışması için, homojen karışan ve yukarıdan aydınlatılan, ve hidrojenin kantitatif olarak belirlenebilmesi amacıyla kütle spektrometresi ile entegre edilmiş sürekli bir sistem dizayn edilmiştir. Ön çalışma olarak, farklı metallerle (Mg, Ni, Cr, Al) doplanmış ve homojen tortu çöktürme (üre varlığında) altın (Au) eş katalizör yüklenmiş SrTiO3 veya bu metallerden birinin Au ile birlikte yüklenmesi ile hazırlanan SrTiO3 görünür ışık altında suyun fotokatalitik bölünmesi reaksiyonunda test edilmiştir. Katı hal reaksiyonuyla Al doplanmış ve eş katalizör olarak Au yüklü SrTiO3'ün en yüksek hidrojen üretimini verdiği gözlemlenmiştir. Farklı miktarlarda Al doplanmış ve Au yüklenmiş SrTiO3; 10, 20, 30 % konsantrasyonunda hazırlanmış çeşitli alkol solüsyonlarıyla (metanol, etanol ve izopropil alkol) test edilmiştir. Fotokatalizörlerin bant aralık enerjisi dağınık yansıma UV-görünür spektrometresi ile ölçülmüştür. Alüminyum, SrTiO3'ün bant aralık enerjisini 3.3 eV'tan 3.4 eV civarına yükseltmiştir. Bunun yanı sıra, örnekler tarama elektron mikroskobu ile (SEM), X-ray kırılma tekniği ile (XRD) ve X-ray fotoelektron spektrometresi ile (XPS) analiz edilmiştir. Altın partiküllerinin bazı örneklerdeki dağılımı başarılı olmadığından, SEM kesin bir sonuç vermemiştir. XRD analizi alüminyumun SrTiO3 yapısına başarılı bir şekilde entegre olduğunu göstermektedir. XPS sonuçları ise, Sr ve Ti bağlanma enerjilerinde değişim olduğundan dolayı, alüminyumun SrTiO3 yapısına (hem Sr hem de Ti yerlerine) başarılı bir şekilde entegre olabileceğini göstermektedir. Optimum şartlar 1 % Al dopingli, 0.25 % Au yüklü SrTiO3'ün 30 % izopropil alkol kullanımında, 347 µmol/h. g H2 üretimiyle gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this work, a well stirred continuous system with top irradiation was designed for photocatalytic water splitting with the integration of online mass spectroscopy to evaluate hydrogen production quantitatively. As a preliminary work, different metals (Al, Cr, Ni, Mg) were doped to SrTiO3 via solid state reaction to improve the band gap of the perovskite, then the semiconductors obtained were loaded with Au as the co-catalyst, and tested for photocatalytic water splitting reaction under visible light conditions. The results showed that Al doped SrTiO3, which was prepared via solid state reaction and Au loading via homogeneous deposition precipitation method in the presence of urea gave much better results for photocatalytic hydrogen production under visible light irradiation. Therefore, in the remaining part of thesis, different Al doped and Au loaded SrTiO3 was prepared and tested with 10, 20, 30 % aqueous solutions of various sacrificial agents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol. The band gap energy of prepared photocatalysts was determined by diffuse reflectance UV-visible spectroscopy. Al-doping increased band gap energy of SrTiO3 from 3.3 eV to around 3.4 eV. Besides, samples were characterized by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction technique (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). SEM results were not conclusive since effective dispersion of Au in some samples were not observed. XRD analysis showed that Al may have been incorporated to SrTiO3, resulting in change of the crystal structure of the perovskite. The results of XPS exhibited that Al might be incorporated into both Sr and Ti sites SrTiO3 leading to shifts in Sr and Ti binding energy peaks. The optimum condition was achieved with 1 % Al doped, 0.25 % Au loaded SrTiO3 in the presence of 30 % isopropyl alcohol, yielding 347 µmol/h. gcat H2 evolution rate under 5 hour visible light irradiation.
Benzer Tezler
- Au-TiO2 katalizörlüğünde etanolden fotokatalizle hidrojen üretimi
Photocatalytic production of hydrogen from ethanol over Au-TiO2
DAMLA ŞAHİN
- Photocatalytic hydrogen production over ionic liquid coated semiconductors
İyonik sıvı kaplı yarı iletkenler kullanılarak foto katalitik hidrojen üretimi
ELİF CAN
Doktora
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- The valorization of various wastewater for hydrogen production by photocatalytic oxidation
Fotokatalitik oksidasyon yöntemi ile hidrojen üretimi için çeşitli atık suların değerlendirilmesi
CEREN ORAK
Doktora
İngilizce
2021
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLI YÜKSEL ÖZŞEN
- Doping strategy for enhanced photocatalytic hydrogen production on tantalum layered perovskite nanosheets
Tantal katmanlı perovskit nanotabakalarda geliştirilmiş fotokatalitik hidrojen üretimi için katkı stratejisi
TUĞBA YALÇIN
Doktora
İngilizce
2024
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL
- WSi2N4 ve WSiGeN4 iki boyutlu malzemelerin fotokatalitik hidrojen üretim performansının incelenmesi
Investigation of photocatalytic hydrogen production performance of WSi2N4 and WSiGeN4 two-dimensional materials
FATİH HİMMET
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN SÜRÜCÜ