Geri Dön

The janus GePAs monolayer for efficient photocatalytic water splitting

Verimli fotokatalitik su ayırma için iki-boyutlu janus GePAs tek katmanlısı

  1. Tez No: 688851
  2. Yazar: DOĞUKAN HAZAR ÖZBEY
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN DURGUN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 56

Özet

Guneş, fosil yakıtlara kıyasla tükenmez bir doğal enerji kaynağı olarak kabul edilir. Kömür ve petrol gibi yakıtların sınırlı miktarda olması ve bunların doğaya etkileri düşünüldüğünde, güneş ışığını toplama ve enerji üretme kabiliyetine sahip herhangi bir uygulama son derece önemli hale gelmektedir. Gelecekteki enerji talebini giderebilecek potansiyel mekanizmalardan biri fotokatalizdir ve uygun elektronik ve optik özelliklere sahip iki boyutlu (2B) malzemeler fotokatalitik uygulamalar için yeni olanaklar sunmaktadır. Bugüne kadar çeşitli 2B malzemeler uygun adaylar olarak belirtilmiş olsa da, su ayırma icin yüksek fotokatalitik verimliliğe sahip malzemeler hala minimum düzeydedir. Bu bağlamda, yeni bir 2B Janus GePAs tek tabakası öngörülmekte ve ilk prensipler yoğunluk fonksiyoneli teorisi uygulanarak fotokatalitik su ayırma kabiliyeti incelenmektedir. GePAs tek tabakasının sağlam dinamik ve termal stabiliteye sahip olduğu gösterilmiştir. Gerilimsiz ve gergin tek tabakaların görünür bölgedeki doğrudan elektronik bant aralığı ve bant kenarı konumlarının, geniş pH aralıklarında redoks reaksiyonları için uygun oldugu ortaya çıkarılmıştır. Yüksek ve anizotropik taşıyıcı hareketliliği ile sağlanan yük taşıyıcılarının düşük rekombinasyon olaslığı, malzemenin fotokatalitik potansiyelini arttırır. Çok elektron etkileşimlerini içeren optiksel yanıt hesaplamaları, UV-görünür aralıkta önemli optik absorpsiyon kapasitesi sergiler. Ayrıca, ultra düşük eksiton bağlanma enerjisi, fotokatalitik reaksiyonları teşvik ederek serbest elektronlara ve deliklere ayrışmayı kolaylaştırır. Çalışmamız, GePAs tek tabakasının, görünür ışıkla çalışan fotokatalitik uygulamalarda kullanılmak üzere ideal ve oldukça umut verici bir malzeme olduğunu öne sürüyor.

Özet (Çeviri)

The sun is considered an inexhaustible natural energy resource compared to fossil fuels. Regarding the limited amount of fuels such as coal and petroleum and their effect on nature, any application that has the ability to harvest the sunlight and produce energy becomes extremely important. One of the potential mechanisms that can remedy the energy demand in the future is photocatalysis, and two-dimensional (2D) materials with suitable electronic and optical properties offer new possibilities for photocatalytic applications. Although various 2D materials have hitherto been specified as adequate candidates, materials with high photocatalytic efficiency for water splitting are still minimal. In this regard, a novel 2D Janus GePAs monolayer is predicted and its capability for photocatalytic water splitting is examined by performing first-principles density functional theory. The GePAs monolayer is shown to possess robust dynamic and thermal stability. The direct electronic band gap in the visible region and band edge positions of the strain-free and strained monolayers are revealed to be convenient for redox reactions in wide pH ranges. The low recombination probability of charge carriers ensured by high and anisotropic carrier mobility enhances the material's photocatalytic potential. Optical response calculations, including many-body interactions, exhibit significant optical absorption capacity in the UV–visible range. Furthermore, ultra-low exciton binding energy facilitates dissociation into free electrons and holes, promoting photocatalytic reactions. Our study suggests GePAs monolayer is an ideal and remarkably promising material to be utilized in visible-light-driven photocatalytic applications.

Benzer Tezler

  1. The janus faces of evil

    Kötülüğün janus yüzleri

    EMRAH ÇAKMAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Felsefeİstanbul Bilgi Üniversitesi

    DOÇ. DR. FERDA KESKİN

  2. Polimerik janus nanoparçacıkların morfolojileri üzerine yüzey aktif maddelerin etkisi

    Effects of surfactants on the morphology of polymeric janusnanoparticles

    ŞULE BOZARSLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    KimyaAmasya Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERKAN DEMİRCİ

  3. Modelling a janus particle activated by an optical potential

    Optik potensiyel tarafından etkinleştirilen janus parçacığı modellenmesi

    UMAR RAUF

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. LUCA BIANCOFIORE

  4. Çocukluk çağı lösemilerinde Jak2V617F mutasyonu sıklığının belirlenmesi ve prognoz üzerine etkisinin araştırılması

    Determining the frequency of Jak2V617F in childhood leukemias and researching its effect on prognosis

    FUNDA ERKASAR ÇITAK

    Tıpta Yan Dal Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıAnkara Üniversitesi

    Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LEYLA ZÜMRÜT UYSAL

  5. Synthesis of magnetically anisotropic janus particles by droplet-based microfluidics

    Damlalcık temelli mikroakışkan sistemde manyetik özellikli anizotropik janus parçacıkların sentezi

    MUHAMMAD SAQIB

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMİNE YEGAN ERDEM