The janus GePAs monolayer for efficient photocatalytic water splitting
Verimli fotokatalitik su ayırma için iki-boyutlu janus GePAs tek katmanlısı
- Tez No: 688851
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN DURGUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- Polimerik janus nanoparçacıkların morfolojileri üzerine yüzey aktif maddelerin etkisi
Effects of surfactants on the morphology of polymeric janusnanoparticles
ŞULE BOZARSLAN
- Modelling a janus particle activated by an optical potential
Optik potensiyel tarafından etkinleştirilen janus parçacığı modellenmesi
UMAR RAUF
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LUCA BIANCOFIORE
- 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
2010
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıAnkara ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEYLA ZÜMRÜT UYSAL
- Synthesis of magnetically anisotropic janus particles by droplet-based microfluidics
Damlalcık temelli mikroakışkan sistemde manyetik özellikli anizotropik janus parçacıkların sentezi
MUHAMMAD SAQIB
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİNE YEGAN ERDEM