Geri Dön

Fotokataliz uygulamaları için metal içermeyen kuantum noktaların sentezi ve iki boyutlu malzemeler ile heteroeklem yapıların tasarımı

The synthesis of metal-free quantum dots and the design of their heterojunctions with 2d materials for photocatalytic applications

  1. Tez No: 760989
  2. Yazar: ZAFER EROĞLU
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖNDER METİN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Atatürk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 221

Özet

Amaç: Bu tez kapsamında, metal içermeyen 2B malzemeler ve 0B türevleri ile güneş spektrumunun büyük bir bölümünü soğurma yeteneğine ve gelişmiş fotofizikesel özelliklere sahip heteroeklem yapı fotokatalizörler tasarlandı ve hazırlandı. Öncülerine göre üstün özelliklere sahip metal içermeyen GQDs, SFQDs ve CNQDs, sürdürülebilir malzemeler olarak fotokatalitik çevresel iyileştirme uygulaması için özenle seçildi. QD'lerin heteroeklem yapıda fotokatalizörlere dahil edilmesiyle artan fotokatalitik aktivite, bir dizi mekanistik deney ve analiz yöntemleri ile detaylı bir şekilde araştırıldı. Yöntem: İstenilen 0B ve 2B nanomalzemeler sıvı faz eksfoliasyon yöntemi kullanılarak bir araya getirildi ve oluan heteroeklem yapılı fotokatalizörlerin yapıları XRD, XPS, TEM, Raman spektroskopisi, UV-vis-DRS spektroskopisi, PL ve TRPL gibi ileri karakterizasyon teknikler kullanılarak aydınlatıldı. Bu heteroeklemlerin fotokatalitik aktivitesi, görünür ışık aydınlatması altında MO ve TC organik kirleticilerin bozunması üzerinde test edildi. Ayrıca, fotokatalitik mekanizmayı açıklamak için hazırlanan malzemelerin fotofiziksel özellikleri tartışıldı ve kurban ajan deneyleri ile desteklendi. Bulgular: Karşılık gelen 2B-2B tabanlı malzemelere GQDs, SFQDs ve CNQD'lerin eklenmesi ile elde edilen heteroeklem yapılı fotokatalizörler, sudan organik boyaların ve antibiyotiklerin bozunma reaksiyonunda yük taşıyıcılarının daha iyi ayrılmasıyla birlikte daha yüksek fotobozunma verimliliği gösterdi. Bu heteroeklemlerin reaksiyon kinetiklerine dayalı fotokatalitik aktiviteleri GQDs@CNSF>SFQDs@rGOCN>CNQDs@SFrGO olarak bulundu. Bu yapıların bant hizalamaları detaylı olarak incelendi ve yapılan mekanistik çalışmalar, bilinen heteroeklem tiplerinden sıra dışı göç yollarına sahip olduklarını gösterdi. Daha da önemlisi, her heteroeklemin kendine özgü özelliklere sahip olduğu tespit edildi. Sonuç: İyi tasarlanmış GQDs@CNSF, SFQDs@rGOCN ve CNQDs@SFrGO başarılı bir şekilde sentezlendi ve gelişmiş fotokatalitik özellikler elde edildi. Merak uyandıran sonuçların ardındaki nedenler, analitik ve deneysel teknikler kullanılarak ortaya çıkarıldı.

Özet (Çeviri)

Purpose: In this thesis, the heterostructures containing metal-free 2D materials with their 0D counterparts are designed as photocatalysts that enclose the large portion of solar spectrum. Metal-free GQDs, SFQDs and CNQDs with superior properties to their precursors were elaborately selected for the application of environmental remediation as sustainable materials. Moreover, the enhanced photocatalytic activity with the involvement of QDs in heterojunction was demonstrated by a series of mechanistic experiments and analyses. Method: The desired 0D and 2D nanomaterials were integrated by using the liquid-phase assisted exfoliation method and the structural analyses were performed with advanced characterization techniques such as XRD, XPS, TEM, Raman spectroscopy, UV-vis-DRS spectroscopy, PL, and TRPL. The photocatalytic activity of these heterojunctions was tested on the degradation of MO and TC organic pollutants under visible light illumination. Moreover, the photophysical properties of the as-prepared materials were discussed to explain the photocatalytic mechanism and supported with scavenger experiments. Findings: The addition of GQDs, BPQDs, and CNQDs to the corresponding 2D-2D-based materials showed higher photodegradation efficiency along with a better separation of charge carriers. The photocatalytic activities of these heterojunctions based on their reaction kinetics were found as GQDs@CNBP>BPQDs@rGOCN>CNQDs@BPrGO. The band alignments of these structures were examined and the resulting mechanistic studies showed more unusual migration pathways than the known heterojunction types. Importantly, each heterojunction has its unique set of benefits. Results: The well-designed GQDs@CNSF, BPQDs@rGOCN, and CNQDs@BPrGO were successfully synthesized and the enriched photocatalytic properties were achieved. The reasons behind intriguing results were revealed using analytical and experimental techniques.

Benzer Tezler

  1. Investigation of the growth kinetics and morphology transitions during porous anodization of titanium in ethylene glycol based electrolytes

    Etilen glikol bazlı elektrolitlerde titanyumun gözenekli anodizasyonu sırasında oluşan oksidin büyüme kinetiği ve morfolojik geçişlerinin incelenmesi

    EREN SEÇKİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN

  2. Design of a metal-free heterogeneous photocatalyst for sustainable organic transformations: The role of N-vacancies in graphitic carbon nitride

    Sürdürülebilir organik dönüşümler için metal-içermeyen heterojen fotokataliz tasarımı: Grafik karbon nitritindeki N-boşluklarının rolü

    TEMIRLAN KUBANALIEV

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    KimyaKoç Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖNDER METİN

  3. Development and characterization of ceramic nanofiber membranes for dye removal from textile wastewater

    Tekstil atıksularından boya giderimi için seramik nanofiber membranların geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    NURAY YERLİ SOYLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN

  4. Siyah fosfor temelli yeni nesil nanomalzemelerin yapay fotosentez ve biyomolekül tayinindeki uygulamaları

    Applications of artificial photosynthesis andbiomolecule determination of black phosphorus basednew generation nanomaterials

    GİZEM YANALAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyokimyaSelçuk Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İMREN HATAY PATIR

  5. Photocatalytic nanocomposites for increased optical activity

    Artırılmış optik etkinlik için fotokatalitik nanokompozitler

    SÜMEYRA TEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR