Synthesis of B,F co-doped anatase TİO2/graphene oxide based bodipy decorated cyclophosphazene nanocomposites for photoelectrochemical water splitting
Fotoelektrokimyasal su ayrışımı için grafen oksit temelli bodipy ile dekore edilmiş siklofosfazen – B, F katkılandırılmış TİO2 nanokompozitlerin sentezi
- Tez No: 574021
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BÜNYEMİN ÇOŞUT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Bu tez kapsamında, güneş enerjisi ve sudan yararlanılarak yenilenebilir bir enerji taşıyıcısı olarak bilinen hidrojen gazı üretmeyi sağlayacak etkili bir fotokataliz sentezlenmeye çalışılmıştır. Yenilenebilir hidrojen üretimi için uygulanacak yöntem ise fotoelektrokimyasal su ayrışımı olarak seçilmiştir. Tezin temelinde olan amaç fotoelektrokimyasal yöntem ile suyu hidrojen gazına indirgeyebilecek uygun bir fotokataliz geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda, TiO2 yarıiletkeninin fotokatalitik aktivitesini geliştirebilecek modifikasyon yöntemleri yapılmıştır. Bu yöntemlerden ilki yarıiletkene katkılama diğeri ise katkılandırılmış TiO2 yarıiletkeni ile kompozit bir yapı tasarlamak olarak düşünülmüştür. TiO2'ye yapılan B ve F katkılaması ile yarıiletkenin katalitik aktifliğinin görünür bölgeye kaydırılması amaçlanmıştır. TiO2 ile kompozit yapımında ise grafen oksit ilk başvurulan aday olmuştur. Grafen oksitin güçlü elektron iletkenliği ve yüksek yüzey alanı gibi eşsiz fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri ile TiO2 yarıiletkeninin katalitik verimini artıracağı öngörülmüştür. Bu sistemde güneş ışığından daha etkin bir şekilde yararlanabilmek için ışık hasat edici olarak yüksek absorpsiyon katsayısına sahip önemli bir boya sınıfı olan BODIPY bileşikleri grafen oksite kimyasal olarak bağlanmıştır. Grafen oksite birden fazla BODIPY bileşiğini bağlayabilmek için ise bir halkalı fosfazen türü olan trimer platform olarak seçilmiştir. Böylece görünür bölgede aktif suyu indirgeyerek hidrojen gazı üretebilecek grafen oksit temelli bodipy ile dekore edilmiş halkalı fosfazen-B, F ile katkılandırılmış TiO2 fotokatalizörleri ya da kompozitleri hazırlanmıştır. Sentezlenen moleküler bileşiklerin ve hazırlanan kompozitlerin yapıları XRD, Kütle, NMR, FTIR gibi spektroskopik yöntemler ile aydınlatılmıştır. Ayrıca hazırlanan bileşiklerin fotofiziksel özellikleri UV ve floresans spektroskopileri, foto aktiflikleri dönüşümlü voltametre, yüzey ve morfolojik özellikleri ise SEM ve AFM ölçümleri ile incelenmiştir. Elde edilen kompozit tozlar iletken FTO camlar üzerine kaplanarak fotoelektrokimyasal sistem ile hidrojen üretim verimleri ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
In present thesis, an effective photocatalysis to produce hydrogen gas known as a renewable energy carrier has been tried to be synthesized by utilizing solar energy and water. The method for the production of renewable hydrogen is chosen as photoelectrochemical water splitting. The aim of the thesis is to develop a suitable photocatalysis which can reduce water to hydrogen gas by photoelectrochemical method. For this purpose, modification methods which can improve the photocatalytic activity of TiO2 semiconductor have been performed. The first of these methods is the addition of a foreign atom (doping) to the semiconductor and the other is considered to design a composite structure with doped TiO2 semiconductor. It is aimed to shift the catalytic activity of semiconductor to visible region by B and F doping to TiO2. In the production of composite with TiO2, graphene oxide has been the first application candidate. It is predicted that graphene oxide will increase the catalytic efficiency of TiO2 semiconductor with its unique physical, chemical and mechanical properties such as strong electron conductivity and high surface area. In order to benefit from sunlight more effectively, BODIPY compounds, which are organic dye with high absorption coefficient, are connected to graphene oxide. In order to bind more than one BODIPY compound to graphene oxide, cyclotriphosphazene (trimer) was chosen as a platform with a ring type of phosphazene. Thus, visible region activated graphite oxide-based bodipy decorated cyclophosphazene - B, F-codoped TiO2 compounds were prepared which could produce hydrogen gas by reducing water. The structures of the synthesized compounds are clarified by spectroscopic methods such as XRD, Mass, NMR, and FTIR. In addition, the photophysical properties, photoactivity, surface and morphological characteristics of the prepared compound were investigated by UV-Visible and fluorescence spectroscopy, cyclic voltammetry, and SEM and AFM measurements, respectively. The obtained composite powders were coated on conductive FTO glasses and the hydrogen production efficiency was measured by photoelectrochemical system.
Benzer Tezler
- Fabrication and characterization of lanthanum manganite based perovskite nanomaterials for electrochemical capacitors
Elektrokimyasal kapasitörler için lantan manganez oksit esaslı perovskit nanomalzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
ESRA BİNİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ SOLAK
DR. CEREN YILMAZ AKKAYA
- Co-Cu-B ve Co-Cu-B-F katalizörleri varlığında sodyum borhidrürün metanolizinden hidrojen üretimi
Co-Cu-B and Co-Cu-B-F production of hydrogen by methanolization of sodium borched in the catalyst
SEDA TAYBOĞA
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSiirt ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER ŞAHİN
- Parks-McClellan algoritması ile sınırlı zamanlı Nyquist işareti sentezi
Synthesis of the optimal-Nyquist type signals
BİRGÜL KÖKSÜREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. CEM GÖKNAR
- New methodologies for macro and micro structured hyperbranched polymers
Makro ve mikro yapılı çok dallanmış polimerler için yeni yöntemler
SEMİRA BENER
- Yeni makrosiklik vic-dioksimlerin sentezi ve komplekslerinin incelenmesi
Synthesis and complex formation of novel vic-dioximes
FEHMİ UFUK SESALAN