Design and characterization of active photocataylysts based on transition metal chalcogenides
Fotokatalitik hidrojen üretimi için süülfürizasyon yöntemi ile fotokatalizörlerin üretilmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 571090
- Danışmanlar: PROF. DR. ATIF KOCA
- 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: 67
Özet
Fosil yakıtların kullanımı CO2 salınımına neden olmaktadır. Sonn yıllarda, artan çevre hassasiyetleri nedeniyle alternative enerji kaynaklarının kullanımına olan eğilim artmıştır.Alternatif enerji kaynakları arasında hidrojen enerjisine yönelik çalışmalar hız kazanmıştır. Enerji olarak hidrojen, fosil yakıtlardan veya suyun elektrolizinden elektrik enerjisi kullanılarak eldee dilmektedir. Bugüne kadar hidrojen üretimi çoğunlukla fosil kaynaklardan elde edilmiştir. Ancak bu yöntemler çevre dostu olarak değerlendirilmediği, sürdürülebilir ve temiz olmadığı için enerji sektöründe hidrojen enerjisi gereken ilgiyi görememiştir. Bu nedenle, son yıllarda güneş enerjisi ile sudan hidrojen üretimi için yapılan çalışmalar hız kazanmıştır. Fotokatalitik hidrojen üretiminde katalizörler öenmli bir yere sahiptir. CdxZn(1-x)S control edilebilir bant boşlukları ve korozyona karşı mükemmeld ayanıklılıkları nedeniyle en çok tercih edile nfotokatalizörlerden biridir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında farklı x değerleri kullanılarak CdxZn(1-x)S ve RGO- CdxZn(1-x)S fotokatalizörleri sentezlendi ve hidrojenaktiviteleri test edildi. Farklı CdxZn(1-x)S fotokataliz bileşimleri, termal sülfürizasyon yöntemi ile sentezlenmiş olup CdxZn(1-x)S fotokatalizörleri fotokatalitik aktiviteyi arttırmak için indirgenmiş grafenoksit (RGO) üzerine dekore edilmiştir. Fotokatalizörlerin karakterizasyonu; yüzey morfolojileri, bant aralıkları ve kafes parametreleri hakkında bilgi sahibi olmak için X-Ray difraktometre (XRD), taramalı electron mikroskobu (SEM), ultraviyole-görünür (UV-VIS) spektrofotometre ve Raman spektrofotometre cihazları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, CdxZn(1-x)S ve RGO-CdxZn(1-x)S fotokatalizörlerinin hidrojen aktivitesine bakılmıştır. XRD, EDS ve Raman spektrası yardımı ile fotokatalizörlerin yapıları belirlendi. RGO-CdxZn(1-x)S fotokatalizörlerinde RGO'nun varlığı kanıtlanmıştır. RGO, elektron transfer hızını, adsorpsiyon kapasitesini ve genişletilmiş ışık emme aralığını arttıran, yüksek bir electron iletkenliğine sahip olduğu için RGO-CdxZn(1-x)S fotokatalizörlerinin fotokatalitik aktivitesi daha yüksek bulunmuştur. 2.86 eV banta ralığına sahip olan RGO-Cd0.7Zn0.3S fotokatalizörü, 141.6 µmolh-1 hidrojen üretimi ve %19.4 kuantum verimi ile hidrojen üretimi için en uygun fotokatalizör olarak tespit edilmiştir. Termal sülfürizasyon metodu ile üretilen Cd0.7Zn0.3S fotokatalizörünün kristalliği yüksek olduğu için farklı yöntemlerle üretilen Cd0.7Zn0.3S fotokatalizörlerinden daha fazla hidrojen üretim hızına sahip olduğu gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The use of fossil fuels causes CO2 emissions. In recent years, the tendency to use alternative energy sources has increased due to increased environmental concerns. Among the alternative energy sources, studies on hydrogen energy have accelerated. Hydrogen as an energy source is obtained both from fossil fuels or electrolysis of water. Up to today, hydrogen production has mostly been derived from fossil sources. However, since these approaches are considered as non-environmentally friendly, and clean; hydrogen energy in the energy sector has not been able to pay attention. In recent years, researches are concentrated on hydrogen production from water studies on the production of hydrogen from water by using solar energy have intensified. In the photocatalytic hydrogen production, the catalysts have an important place. CdxZn(1-x)S is one of the most preferred photocatalysts due to their controllable band cavities and their excellent resistance to corrosion. Therefore, CdxZn(1-x)S and RGO-CdxZn(1-x)S photocatalysts were synthesized using different x values in this thesis study and hydrogen activities were analysed. CdxZn(1-x)S photocatalysts with different compositions were synthesized by the thermal sulphurization technique and the these photocatalysts were decorated with reduced graphene oxide (RGO) to enhance photocatalytic activity. To determine crystal systems, lattice parameters, band spacing and surface morphologies, produced photocatalysts were characterized by X-Ray diffractometer (XRD), Ultraviole-visible (UV-VIS) spectrophotometer, scanning electron microscope (SEM) and Raman spectrophotometer. Subsequently, hydrogen efficiency of CdxZn(1-x)S and RGO-CdxZn(1-x)S composites were analysed. Structures of photocatalysts were characterized by XRD, EDS and Raman spectra. Presence of RGO in RGO-CdxZn(1-x)S has proven by these analysis. As RGO has a high electron conductivity which increases electron transfer rate, adsorption capacity and extended light absorption range, RGO-CdxZn(1-x)S photocatalysts have higher photocatalytic activity. The RGO-Cd0.7Zn0.3S photocatalyst having 2.86 eV band gap was found to be the most suitable photocatalyst for hydrogen production with 141.6 µmolh-1 hydrogen production and 19.4 % quantum efficiency. Since high crystallinity has observed from thermal sulphurization method, Cd0.7Zn0.3S photocatalyst produced by thermal sulphurization method has higher rate of hydrogen production than Cd0.7Zn0.3S photocatalysts produced by different methods.
Benzer Tezler
- 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
- Preparation of ZIF-8/TiO2 nano-composite thin films for solar energy applications
Güneş enerjisi uygulamalarına yönelik ZIF-8/TiO2 nano-kompozit ince filmlerin üretimi
ONUR İLOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik BilimleriAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSNÜ ARDA YURTSEVER
- Growth of zinc oxide nanostructures on carbon fibers: Production, characterization and photocatalytic properties
Çinko oksit nanoyapıların karbon fiber üzerinde büyütülmesi: Üretimi, karakterizasyonu ve fotokatalitik özellikleri
IRMAK DOĞAN TUNÇ
Doktora
İngilizce
2020
Bilim ve Teknolojiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHULLAH GÜNEŞ
DOÇ. DR. MUSTAFA EROL
- Graphitic carbon nitride/oxygen deficient tungsten oxide s-scheme heterojunctions for photocatalytic dye degradation and hydrogen peroxide generation under visible light irradiation
Görünür ışık altında fotokatalitik boya bozunması ve hidrojen peroksit üretimi için s-şemalı grafitik karbon nitrür/oksijen noksanlı tungsten oksit heteroeklemleri
ALEYNA BAŞAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- İç ortam havasından biyoaerosol giderimi için enzim katkılı antibakteriyel nanolif filtrelerin geliştirilmesi
Development of enzyme-doped antibacterial nanofiber filters for bioaerosol removal from indoor air
BURÇİN BAŞŞAHİNOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER