Geri Dön

Preparation of multifunctional materials for photocatalytic applications

Fotokatalitik uygulamalar için çok fonksiyonlu malzemelerin hazırlanması

PDF İndir

  1. Tez No: 571391
  2. Yazar: CEREN UZUN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MÜRVET VOLKAN, DOÇ. DR. MURAT KAYA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 170

Özet

Gittikçe kirlenen çevre ve enerji rezervlerinin sınırlı olması nedeniyle, çevre ıslahı ve enerji üretimi için yüksek verimli yenilenebilir teknolojilerin, yeşil enerji kaynaklarının ve çevre dostu yöntemlerin geliştirilmesi önem kazanmaktadır. Örneğin karbon içermeyen, temiz enerji kaynağı olarak hidrojen (H2), çevre kirliliği ve enerji sorununun çözümünde büyük bir potansiyele sahiptir. Türkiye tekstil üretiminde söz sahibi bir ülkedir. Ancak tekstil endüstrilerinden çok miktarda boya içeren yaygın atıksu tahliyesi, biyobozunur olmamaları, zehirli olmaları ve potansiyel karsinojenisite sebebiyle çevre ve ekosistem için büyük bir endişe kaynağı haline gelmiştir. Bu nedenle etkili arıtma yöntemlerinin bulunması ve bu yöntemleri kullanan tesislerin yaygınlaştırılması gerekmektedir. Atık suyun tahliyesi ile ilgili katı uluslararası yönetmelik ve standartlar, güneş enerjisi kullanarak ışıl bozunma yöntemi ile atık sulardaki organik atıkların parçalanması için etkin, zehirli olmayan, düşük maliyetli etkin fotokatalitik malzemelerin geliştirilmesini öne çıkarmıştır. Fotokatalitik arıtma kolay çalışma koşullarının yanı sıra, güneş ışığı ile çalıştığı için harcanan enerji ve buna bağlı olarak işletme masrafları da önemli ölçüde azalmaktadır. Buradan hareketle yarı iletken fotokatalizörler çevre ıslahı ve hidrojen gazı üretimindeki olası uygulamaları sebebiyle bilim insanlarının yoğun olarak ilgisini çekmektedir. Nano yapıdaki titanyum dioksit (nano-TiO2), diğer fotokatalizörlerle kıyaslandığında, kolay oksitlenmesi, zehirli olmaması ve uzun süreli fotokararlılık göstermesi gibi pekçok avantaja sahiptir. Ancak, titanyum dioksitin de düşük kuantum verimi ve fotokatalitik etkinlik, görünür bölgedeki ışıkla etkileşememesi gibi sorunları vardır. Bu sorunların üstesinden gelebilmek için çalışmalar titanyum dioksitin, üzerine soy metal biriktirilmesi (deposition); metal ya da ametal iyon ile katkılanması, başka bir metal oksit ile harmanlaması, boya ile yüzeyinin ışığa duyarlı hale getirmesi ve polimer ile birleştirilmesi gibi bazı stratejiler üzerine odaklanmıştır. Özellikle metal katkılı ve polimer bazlı organik-inorganik titanyum dioksit kompozit malzemeler, hızlı büyüyen araştırma alanlarıdır. Üzerinde önemle durulan bir diğer konu da katalizörün geri kazanılması ve yeniden kullanılabilmesidir. Pek çok heterojen sistem katalizörün geri kazanımı için bir süzme ya da santrifüj basamağını gerektirir. Ancak manyetik olarak desteklenmiş katalizörler, desteğin manyetik karakterine bağlı olarak harici bir mıknatıs yardımı ile geri kazanılabilir. Böylece bahsedilen ayırma adımlarına ihtiyaç duyulmadan dikkate değer bir katalizör geri kazanımı sağlanır ve katalizör sonradan başka bir döngüde tekrar kullanılabilir. Bu çalışmada, ultraviyole (UV) ve görünür bölge (Vis) ışık kaynağı kullanarak fotokatalitik bozunma yolu ile, atık sularda bulunan organik boyaların giderimi ile çevre ıslahı sağlamak ve hidrojen gazı (H2) üretmek için çok işlevli organik-inorganik kompozit fotokatalizörlerin geliştirilmesi planlanmıştır. Bu amaçla, yüksek fotokatalitik aktiviteye sahip, yeni, manyetik olarak geri kazanılabilir, poli(3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) ve soy metal (Ag, Au) nanoparçacıklarla katkılanmış titanyum bazlı (TiO2) kompozit malzemeler (CoFe2O4@SiO2-PEDOT-TiO2/M, (M=Ag, Au, AgAu,)) üretilmiştir. Kompozit malzemelerin fotokatalitik özelliklerinin, TiO2 nanopartikülleri, soy metal nanoparçacıkları ve PEDOT yüklemesi ile birlikteli olarak etkileşiminin katalitik aktiviteye etkisi incelenmiştir. Bunun yanında manyetik silika kaplı kobalt ferrit (CoFe2O4@SiO2, MNP) nanoparçacıkların kompozit yapıya eklenmesiyle, sıvı fazdan ayrılması ve yeniden kullanılması işleminin harici bir mıknatıs kullanılarak yapılabilmesi sağlanmıştır. Hazırlanan kompozitlerin kompozisyonu, yapısı, biçimbilgisi ve optik özellikleri TEM, FE-SEM, ICP-OES, BET, parçacık boyutu dağılımı (Zeta sizer), titreşen örnek magnetometresi (VSM) ve UV-Vis kullanılarak incelenmiştir. Hazırlanan katalizörlerin karşılaştırmalı fotokatalitik etkinliği, farklı ışık kaynakları (UV,Vis,) altında araştırılmıştır. Üretilen katalizörlerin fotokatalitik olarak organik boya parçalamadaki etkinliğini tespit etmek için, tekstil endüstrisinde yüksek zehirliliğe ve fiziksel ve biyolojik yöntemlerle işleme sokulmasına engel karmaşık yapılara sahip olan metilen mavisi (MB) kullanılmıştır.

Özet (Çeviri)

Due to the increasingly polluted environment and the limited energy reserves, the development of high efficient renewable technologies, green energy sources and eco-friendly methods for environmental remediation and energy production is highly important. Hydrogen (H2), as a clean and carbonless energy source, is of great potential in solving the environmental pollution and energy shortage. Turkey is a country that clued-in textile production. But the widespread discharge of wastewaters from the textile industries, which contain large amounts of dyes, has become a great concern to the environment and ecosystem due to their non-biodegradability, toxicity, and potential carcinogenicity. Therefore, finding effective treatment methods and extending the treatment units which use them is necessary. The need to meet stringent international regulations and standards for wastewater discharge has motivated the development of efficient, non-toxic and low-cost photocatalytic materials for the photodegradation of organic pollutants in wastewater. Besides mild operating conditions photocatalytic process can be powered by sunlight which significantly reducing the energy required and therefore the operating costs. Thus, semiconductor photocatalyst has attracted widespread attention in the scientific community due to its potential application in environmental remediation and hydrogen production. Owing to the strong oxidizing property, nontoxicity, and long-term photostability, nanostructured titanium dioxide (nano-TiO2) has many advantages when compared with other photocatalysts. However, there are still some shortcomings, such as the lack of a visible light response, a low quantum yield, and lower photocatalytic activity. To overcome these problems, studies have been focused on some strategies, including noble metal deposition, doping of metal or nonmetal ions, blending with another metal oxide, surface photosensitizing with dye, and compositing with a polymer. In particular, doping of metal and organic/inorganic composite materials, where the organic major component is based on polymers, are fast-growing areas of research. Catalyst recovery and reuse are the two most important features for many catalytic processes. Most heterogeneous systems require a filtration or centrifugation step to recover the catalyst. However, magnetically supported catalysts can be recovered with an external magnet due to the paramagnetic character of the support thus remarkable catalyst recovery can be provided without the need for a filtration step and the catalysts can be subsequently reused in another cycle. In this study, multifunctional organic-inorganic composite materials were prepared to provide environmental remediation with the removal of organic dyes found in wastewater from industry and produce H2 from the water-ethanol mixture with photocatalytic process under ultraviolet and visible light respectively. For this purpose, novel, magnetically recyclable, poly (3, 4-ethylene dioxythiophene)(PEDOT) and noble metal nanoparticles modified TiO2 nanoparticles based (CoFe2O4-PEDOT-TiO2/M, (M=Ag, Au, AgAu)) composite materials with high photocatalytic activity and well-separation property were produced. The enhanced photocatalytic properties of the composites driven by the synergetic effects of TiO2 nanoparticles with noble metal nanoparticles, and PEDOT were investigated. Besides, their separation from the liquid phase and reuse process were provided with the addition of magnetic silica coated cobalt ferrite (CoFe2O4@SiO2, MNP) nanoparticles into the composite structure. The composition, morphology, and optical properties of the prepared composites were investigated with TEM, FE-SEM, ICP-OES, BET, particle size distribution (Zeta sizer), vibrating sample magnetometer (VSM) and UV-Vis measurements. The comparative photocatalytic activity of the prepared catalysts was investigated by using methylene blue (MB), a typical pollutant in the textile industry which has the relatively high toxicity and complex structures make them difficult to be treated by physical and biological methods, under UV and Visible light.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    485287

    Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application

    Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi

    FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI

    PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ

  2. Tez No

    771617

    Yeşil sentez yoluyla ag nanoparçacıkların hazırlanması, karakterizasyonu ve meme hücre hatları üzerinde sitotoksik etkilerinin incelenmesi

    Preparation of ag nanoparticles by green synthesis, characterization and investigation of cytotoxic effects on breast cell lines

    ÜMRAN ATA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyolojiNecmettin Erbakan Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞBA NUR ASLAN

  3. Tez No

    812813

    Preparation of metallo-phthalocyanine based photoelectrodes for photoelectrochemical hydrogen production system

    Fotoelektrokimyasal hidrojen üretim sistemi için metalli-ftalosiyanin esaslı fotoelektronların hazırlanması

    DENİZ EZGİ VAROL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    KimyaMarmara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATIF KOCA

  4. Tez No

    820379

    Tümör görüntüleme ve tedavi amaçlı fonksiyonel mezopor karbon/silika nanomalzemenin hazırlanması

    Preparation of functional mesoporous carbon/silica nanomaterials for tumor imaging and therapy

    AYÇA TUNÇEL ORAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyoteknolojiEge Üniversitesi

    Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATMA YURT ONARAN

  5. Tez No

    335872

    Triple click strategy for the preparation of functionalized poly(ß-hydroxyl amine's)

    Üçlü klik stratejisi ile fonksiyonlandırılmış poli(ß-hidroksil aminlerin) sentezi

    GÜL UZUN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜMİT TUNCA

Geri Dön