Photoelectrochemical water splitting using perovskite semiconductors
Perovskit yarı iletkenleri üzerinde suyun fotoelektrokimyasal olarak ayrıştırılması
- Tez No: 604326
- Danışmanlar: PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Bu çalışmada, SrTiO3 ve TiO2 fotoanotları ile oluşturulan fotoelektrokimyasal hücrelerde, hazırlama methodu, Al ve Fe metal yükleme, çoklu yapı kullanımı, elektrolitin tipi, molaritesi ve pH'ı gibi parametrelerin suyun fotoelektrokimyasal olarak ayrıştırılamasına etkisi araştırılmıştır. Katalizörler katı hal sentezi, sol-jel ve hidrotermal sentez yöntemleri ile hazırlanmış, malzeme elektrot üzerine dönel kaplama, daldırıp çıkararak kaplama ve bıçakla sıyırma yöntemleri ile kaplanmıştır. Ayrıca Sr ve Ti öncül maddelerinin oranları da değiştirilmiştir. Fotoelektrotların fotoelektrokimyasal performanslarını ölçmek için, akım-gerilim eğrileri 10 mV/s tarama hızında -1 ile 2 V arasında lineer tarama voltametrisi ile oluşturulmuştur. XRD sonuçları kristal yapının belirlenmesinde kullanılırken, UV-VIS ile elde edilen dağınık yansıma spektrumları kullanılarak Kubelka-Munk yöntemi ile band enerjileri saptanmıştır. Çalışmada, katı hal sentezi ile hazırlanan katalizörlerin bıçak sıyırma yöntemi ile kaplamasının en uygun elektrot hazırlama yöntemi olduğu saptanmıştır. Sr ve Ti öncül maddelerinin molar oranı sırasıyla 2:3 olduğunda, 1:1 oranına göre fotoelektrokimyasal performansın 2.5 katına kadar arttığı saptanmıştır. Ayrıca XRD analizinden elde edilen SrTiO3'ün kubik yapıda olduğu görülmüştür. Fe yüklemesi SrTiO3'ün bant boşluğu enerjisini çok az (3.2 eV'dan 3.17 eV'ta) değiştirirken Al yüklemesinde band enerjisi değişmemiş, her iki metal varlığında da performansta iyileşme olmamıştır. Deneylerde en iyi elektrolitin NaOH olduğu gözlenmiştir. Suyun fotoelektrokimyasal yöntem ile ayrıştırılması yanında aynı malzemelerden hazırlanmış katalizörler fotokatalitik olarak da test edilmiş, en yüksek hidrojen üretim hızı 600 µmol/s.grcat ile 2:3 oranıyla hazırlanan katalizörde görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this work, the photoelectrochemical cells with SrTiO3 and TiO2 photoanodes were constructed and the effects of preparation method, Al and Fe metal doping, the use heterostructure as well as the type, pH and molarity of electrolyte on photoelectrochemical water splitting performance were investigated. Solid state reaction, sol-gel and hydrothermal methods were used in synthetization of catalysts while in-situ coating, spin coating, dip coating and doctor blade methods were utilized in coating of the conductive substrates in fabrication electrodes. In addition, the precursor ratios of Sr and Ti were also changed. Linear sweep voltammetry from -1 to 2 V with scan rate of 10 mV/s was employed to measure the photoelectrochemical performances of the photoelectrodes by construction of the current voltage curves. XRD was used to determine the crystal structure while UV-VIS analysis was used to obtain diffuse reflectance spectra of catalysts; Kubelka-Munk method was applied to calculate the band gap energies. The solid state reaction followed by doctor blade coating method was found to be the best route to prepare an efficient photoelectrode. When the molar ratio of the Sr and Ti precursors were 2:3, the photoelectrochemical performance increased up to 2.5 folds compared to the ratio of 1:1. XRD analysis showed that cubic perovskite SrTiO3 was obtained. The band gap energy of SrTiO3 slightly changed from 3.2 eV to 3.17 eV by Fe-doping, but Al-doping did not change the band gap; no significant improvement observed in the performance. The best electrolyte was found to be NaOH. In addition to photoelectrochemical water splitting, the same materials were also tested in photocatalytic system, in which the particulate catalysts were used; the highest hydrogen production rate, which was with 600 µmol/h.gcat, was observed on the catalyst with the Sr:Ti ratio of 2:3.
Benzer Tezler
- Photocatalytic hydrogen production over ionic liquid coated semiconductors
İyonik sıvı kaplı yarı iletkenler kullanılarak foto katalitik hidrojen üretimi
ELİF CAN
Doktora
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- Application of efficient photoelectrodes prepared by chalcogenide nanoparticle and cesium lead bromide perovskite sensitized 3D-ZNO nanostructure in photoelectrochemical solar cells
Fotoelektrokemik güneş hücrelerindeki kolojenid nanopartikle ve cesıum lead bromid perovskit sensitiz 3D-ZNO nanostructure'in hazırlayan etkili fotoelektrod uygulamaları
MEHRDAD FARAJI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN DEMİRCİ SANKIR
- Tailored doping strategies for photocatalytic CO2 reduction and water splitting on KCa2Nb3O10 layered perovskite
KCa2Nb3O10 katmanlı perovskit üzerinde fotokatalitik CO2 indirgeme ve su ayrıştırma için katkılama stratejileri
BENGİSU YILMAZ
Doktora
İngilizce
2023
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL
- Elevating the photocatalytic activity of BiVO4 based photoanodes for solar water splitting
Güneş enerjili su ayrımı için BiVO4 bazlı fotoanotların fotokatalitik aktivitesinin arttırılması
MAHSA BARZGARVISHLAGHI
Doktora
İngilizce
2019
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SARP KAYA
- Photocatalytic and photoelectrochemical water splitting over ordered titania nanotube arrays
Düzenli titanya nanotüpler üzerinde fotokatalitik ve fotokimyasal su parçalanması
OSMAN KARSLIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DR. SADIG GULİYEV
PROF. DR. DENİZ ÜNER