Geri Dön

Karbon fiber esaslı tungsten katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve fotokatalitik aktivitelerinin incelenmesi

Synthesis, characterization and photocatalytic activities of carbon fiber based tungsten catalysis

PDF İndir

  1. Tez No: 513560
  2. Yazar: ZEYNEP BALTA
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA BİLGİN ŞİMŞEK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Fotokataliz, tungsten, bizmut, karbon fiber, su arıtımı, Orange II, Photocatalysis, carbon fiber, tungsten, bismuth, water purification, Orange II
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yalova Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya ve Süreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

Son on yılda, sanayileşmenin hızla gelişmesi ve nüfus artışı ile birlikte temiz su kaynaklarının azalması önemli bir problem haline gelmiştir. Bu nedenle, ekstraksiyon, oksidasyon, adsorpsiyon, biyodegradasyon ve fotokatalitik bozunum gibi çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Yarı iletkenlerin kullanıldığı fotokatalitik sistemler, çeşitli organik kirleticileri kolayca biyo-bozunur bileşiklere ayırmakta ve işlem sonunda onları zararsız karbon dioksit ve suya dönüştürmektedir.Titanyum Dioksit (TiO2), UV ışın altında yüksek aktivite gösteren, yüksek fotokorozyon direncine sahip bilinen etkin fotokatalizördür. Ancak geniş bant aralığına sahip olması ve buna bağlı aktive olabilmesi için ultraviyole ışınımı gerektirmesi, TiO2' nin uygulamalarını kısıtlamaktadır. Bu sebeplerden dolayı TiO2' ye alternatif olabilecek, bant aralığını azaltıp fotokatalitik aktiviteyi arttırabilecek yeni tip yarı iletken malzemeler geliştirilmiştir. Tungsten trioksit (WO3) dar bant aralığı (2.4‒2.8), toksik olmama, fotosensitivite, fotokorozyon direnci ve ucuz olma özellikleri nedeniyle TiO2 fotokatalizörleri için yeni bir alternatiftir. Ayrıca, TiO2 güneş radyasyonunun yalnızca % 5' ini absorbe ederken, WO3 güneş radyasyonunun % 30' unu absorbe edebilmektedir.Bu çalışmada, karbon fiber esaslı tungsten trioksit (WO3) ve bizmut tungstat (Bi2WO6) katalizörlerinin fotokataliz yöntemiyle endüstriyel boyar madde olan Orange II bozunma verimleri incelenmiştir. Karbon fiber (CF) esaslı WO3 ve Bi2WO6 katalizörleri sırasıyla solvotermal ve hidrotermal yöntemlerle sentezlenmiştir. Karşılaştırma amaçlı ayrıca WO3/TiO2 ve Bi2WO6 katalizörler sentezlenerek katalizörlerin giderim verimleri karşılaştırılmış; en etkin katalizör belirlenmiştir. Katalizörlerin karakterizasyonu SEM, XPS, Raman ve FTIR analizleri ile detaylı incelenmiştir. Fotokataliz deneyleri iki farklı dalgaboyunda (UV-A, Görünür ışın) incelenmiş ve deneyler ayrıca karanlık ortamda gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın devamında farklı karbon fiber oranına sahip katalizörler sentezlenerek karbon fiber katkısının fotokatalitik performansa etkisi incelenmiştir. Deneysel veriler Langmuir-Hinshelwood kinetik modeline uygulanmış ve her bir katalizörün kinetik hız sabitleri hesaplanmıştır. Daha sonra farklı ortam parametrelerinin (organik kirleticinin başlangıç konsantrasyonu, katalizör miktarı, pH) fotokatalitik giderim verimine etkileri incelenerek fotokatalitik bozunum için uygun koşullar belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre WO3/TiO2/CF katalizör için en uygun karbon fiber oranı ağırlıkça %5 olarak, Bi2WO6/CF fotokatalizör için en uygun karbon fiber oranı ise %15 olarak belirlenmiştir. Başlangıç kirletici konsantrasyonunun fotokatalitik giderime etkisi incelendiğinde; her iki katalizör için de, kirleticinin başlangıç konsantrasyonu arttıkça fotokatalitik giderim yüzdesinde düşüş gözlenmiştir. Fotokatalizörün başlangıç miktarındaki artışın ise belli bir seviyeye kadar fotokatalitik giderimi arttırdığı gözlenmiştir. WO3/TiO2/CF asidik ortamda yüksek katalitik verim sergilemiş; Bi2WO6/CF katalizörü ise bazik ortamda yüksek fotokatalitik performans göstermiştir.

Özet (Çeviri)

In the last decades, the lack of clean water sources have become an important issue due to the rapid growth of industrialization and population growth. Therefore, various practical methods such as extraction, oxidation, adsorption, biodegradation and photocatalytic degradation have been developed. The photocatalytic systems ‒in which semiconductors are used‒ decompose the organic pollutants into biodegradable compounds and in the end transform them into harmless carbon dioxide and water. Titanium dioxide (TiO2) is a known efficient photocatalyst which has high activity under UV light and high photo-corrosion resistance. However, the utilization of TiO2 is limited because of the wide band gap of TiO2 which requires ultraviolet radiation to become active. Owing to these reasons, new type of semiconductors have been developed that can be an alternative to TiO2 by reducing band gap and increasing photocatalytic performance. Tungsten trioxide (WO3) is a novable alternative for TiO2 photocatalyst because of its narrow band gap (2.4‒2.8), non-toxicity, photosensitivity, resilience to photocorrosion and inexpensiveness. Also, while TiO2 absorbes just 5% of solar radiation, WO3 absorbes 30% of solar radiation. In this study, the degradation efficiency of the industrial dye Orange II was investigated by carbon fiber based tungsten trioxide (WO3) and bismuth tungstate (Bi2WO6) catalysts. Carbon fiber (CF) based WO3 and Bi2WO6 catalysts were produced by solvothermal and hydrothermal methods, respectively. For comparison, raw WO3/TiO2 and Bi2WO6 catalysts were also synthesized and the most efficient catalyst was determined. Characterization of catalysts was examined by SEM, XPS, Raman and FTIR analyses. Photocatalytic experiments were investigated under two different wavelengths (UV-A, Visible) and were also performed in the dark conditions. Catalysts with different carbon fiber ratios were synthesized and the effect of CF addition on the photocatalytic performance was investigated. The experimental data were applied to the Langmuir‒Hinshelwood kinetic model and the kinetic constants of each catalysts were calculated. Then, the effects of different parameters (initial concentration of organic contaminant, amount of catalyst, pH) on the efficiency of photocatalytic removal were examined and optimum conditions were determined for the photocatalytic degradation. According to results, the optimum CF ratios were determined as 5% and 15% for WO3/TiO2/CF and Bi2WO6/CF, respectively. When the effect of catalytic removal of initial pollutant concentration was investigated, for both catalysts, the percentage of catalytic removal decreased as the initial pollutant concentration increased. It was observed that the catalytic degradation efficiency increased with the increase in the amount of catalyst to a certain level. According to the pH effect studies, WO3/TiO2/CF exhibited high catalytic efficiency in acidic medium; while Bi2WO6/CF catalyst showed high photocatalytic performance in the alkaline medium.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    66407

    Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu

    Başlık çevirisi yok

    GÜLTEKİN GÖLLER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADNAN TEKİN

  2. Tez No

    353695

    AISI P11 VE AISI P91 kalite dikişsiz boru çeliklerinin mekanik özelliklerine gerilme giderme tavlaması sıcaklığının etkisi

    Effect of stress relief annealing temperature on mechanical properties of AISI P11 VE AISI P91 grade seamless pipe steels

    CANER KIRBAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN

  3. Tez No

    467304

    Carbon fiber based DNA biosensor design

    Karbon fiber esaslı DNA biyosensör tasarımı

    ERKAN DOĞRU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN

    PROF. DR. ELİF ERHAN

  4. Tez No

    251591

    Karbon fiber esaslı polimerik matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of carbon fiber reinforced polymeric matrix composites

    MEHMET MÜMTAZ DOKUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜLTEKİN GÖLLER

  5. Tez No

    750187

    Development of joining techniques for carbon fiber based polymer matrix composites

    Karbon fiber esaslı polimer matriks kompozitler için birleştirme tekniklerinin geliştirilmesi

    HANDE İPLİKÇİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN TANOĞLU

Geri Dön