Synthesis and characterization of magnetic photocatalysts for hydrogen generation
Manyetik fotokatalizörlerin hidrojen üretimi için sentezi ve karakterizasyonu
- Tez No: 556522
- Danışmanlar: PROF. DR. ATIF KOCA, DOÇ. DR. ÖZGE KERKEZ KUYUMCU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Manyetik Fotokatalizörlerin Hidrojen Üretimi için Sentezi ve Karakterizasyonu Günümüzde, enerji ve çevre birbiriyle ilişki olan iki önemli alandır. Sanayi devrimi ve enerji kaynaklarının tükenmesiyle birlikte çevre kirliliğinde de büyük bir artış yaşanmaktadır. Çevreye olumlu etkileri olan alternatif enerji kaynaklarının aranmaya başlanmasıyla, organik kirleticilerin fotokatalitik proses ile bozunması ve yenilenebilir kaynak güneş ışığı kullanılarak fotoelektrokimyasal hidrojen üretim yöntemleri oldukça önem kazanmaya başlamıştır. Bu çalışmada yarı iletken fotokatalizörin kullanıldığı heterojen fotokataliz reaksiyonlarına dayanmaktadır. Yaptığımız bu çalışmada, reaksiyon ortamından kolayca ayrılabilen, fotokatalitik ve fotoelektrokatalitik olarak etkin fotokatalizörler malzemelerinin sentezi geniş bant aralığına sahip ve UV bölgede etkin TiO2 karakterize edilerek gerçekleştirildi. Sentezlenen fotokatalizörler reaksiyon sırasında oluşan elektron-boşluk çiftlerini arttırmak ve bu oluşan elektron-boşluk çiftlerinin yeniden birleşmesini baskılamak amacıyla çekirdek-kabuk yapısı şeklinde tasarlandı. İlk olarak, planlanan fotokatalizörler buhar-termal yöntemi ile sentezlendi. Dizayn edilen malzemeler XRD, UV-DRS, SEM ve Raman spektroskopi analizleri ile karakterize edildi. Bir diğer aşamada, manyetik çekirdek kabuk yapısında planlanan aynı fotokatalizörler non-termal yöntemi ile sentezlendi. Non-termal yöntemde buhar-termal yönteminden farklı olarak manyetik çekirdek ve TiO2 yapısı ayrı ayrı sentezlendi ve ultrasonikasyon su banyosu ile birleştirildi. Ayrıca, her iki yöntemde fotokatalizörlere foto(elektrik)katalitik etkisini arttırmak amacıyla Ni2+ yüklemesi yapıldı. Fe3O4/NiFe2O4@TiO2 örnekleri her iki yöntemle sentezlenmiş aynı tür katalizörlerin fotokatalitik aktivitesini incelemek amacıyla metilen mavisi bozunması görünür ışık altında test edildi. Fotokatalitik aktivitelerin test edilmesinden sonra hidrojen üretim kapasitesinin ölçülmesinde önemli bir belirleyici olan foto-akım ölçümleri yapıldı. Elde edilen sonuçlara göre buhar termal yöntemi ile hazırlanan fotokatalizörlerden NiFe2O4@TiO2-Ni2+ fotokatalizörü diğer fotokatalizörlerin yanında en fazla fotokatalitik aktivite göstermiş ve metilen mavisi 87.7% oranında bozunmaya uğramıştır. Ayrıca, aynı şekilde NiFe2O4@TiO2-Ni2+ fotoelektrokimyasal ölçümlerde en yüksek foto-akım değeri 37A/cm2. Bununla birlikte, non-termal yöntemi ile hazırlanan fotokatalizörler düşük fotokatalitik aktivite göstermiştir. Bu yöntem ile sentezlenen fotokatalizörler Fe3O4@TiO2-Ni2+ ile en yüksek bozunma oranı 59% elde edilmiştir. Ayrıca, non-termal yöntemde NiFe2O4@TiO2 en yüksek fotoelektrokatalitik aktivite göstermiş ve görünür ışık altında en yüksek foto-akım değeri 132 A/cm2 elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Synthesis and Characterization of Magnetic Photocatalysts for Hydrogen Generation In today's world, the energy and environment are more related to each other. After the industrial revolution and the depletion of the energy sources the environment pollution has increased rapidly. With the investigation for the new alternative methods which have positive effect to the environment, the degradation of the organic pollutants with photocatalytic processes and the photoelectrochemical hydrogen production methods using the renewable source solar light have gained significant attention. All of this study depends on the heterogeneous photocatalysis process which uses the semiconductor photocatalysts. In this work, the easily separable from the reaction medium and photocatalytic and photoelectrocatalytic active photocatalyst material synthesis were performed to enhance the activity in visible region using the TiO2 semiconductor which has wide band gap energy (active in UV region). Synthesized photocatalysts were designed as a core shell structure to boost the electron hole charge and suppress the recombination reaction. Firstly, the designed photocatalysts were synthesized by a vapor thermal method. The materials were characterized by XRD, UV-DRS and Raman spectroscopy. In the further step same structure magnetic core-shell photocatalyst were prepared by non-thermal method. Magnetic core and TiO2 were synthesized separately and had been come together with ultrasonication. Moreover, for two synthesis method Ni2+ doping had been conducted to examine the effect of the photo-(electro)-catalytic activity. Fe3O4/NiFe2O4@TiO2 samples were tested under the synthesis technique with methylene blue degradation analysis to search the photocatalytic activity under the visible light. After the comparison for the photocatalytic activities, the photo-current responses important determinant for the photoelectrochemical hydrogen production capacity was measured. According to the obtained results, vapor thermal method prepared the NiFe2O4@TiO2-Ni2+ had given the highest photocatalytic activity and 80.7% degradation efficiency was provided under the visible light irradiation. Moreover, the highest photo-current density was obtained for NiFe2O4@TiO2-Ni2+which is 37A/cm2. However, the loading method samples showed pure photocatalytic activity and only 59.83% degradation efficiency was obtained for the Fe3O4@TiO2-Ni2+ photocatalyst. Besides, the photo-current response obtained for NiFe2O4@TiO2 photocatalyst was 132 A/cm2 under visible light illumination.
Benzer Tezler
- Nanomaterials in macromolecular synthesis
Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı
AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- NiO/ZnO ve NiO/ZnO/Al2O3 nanokompozit partiküllerinin ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemiyle üretimi
Production of NiO/ZnO and NiO/ZnO/Al2O3 nanocomposite particles by ultrasonic spray pyrolysis (USP) technique
DUYGU YEŞİLTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Poli(1,5-diaminoantrakinon)/co3o4 nanokompozitinin üretimi ve fotokatalitik uygulamaları
Production and photocatalytic applications of poly(1,5-diaminoanthraquinone) nanocomposite
AHMET HANCI
Doktora
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANDAN KAMIŞ
- SiO2, TiO2, ZnO ve Ag katkılı manyetik çekirdek-kabuk yapılı nanokompozit katalizörlerin üretimi, karakterizasyonu, fotokatalitik ve antibakteriyel aktivitelerinin incelenmesi
Production and characterization of SiO2, TiO2, ZnO ve Ag doped magnetic core-shell nanochomposite catalysts, investigation of their photocatalytic and antibacterial activities
HAKAN KIZILTAŞ
Doktora
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANER TEKİN
- 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