Photocatalytic hydrogen production using layered perovskite oxides
Katmanlı perovskit oksitler ile fotokatalitik hidrojen üretimi
- Tez No: 765014
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Seramik Mühendisliği, Energy, Engineering Sciences, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Fosil yakıtların çevre kirliliği üzerinde bilinen bir etkisi vardır ve gelecekte bu yakıtların olası bir kıtlığı söz konusudur. Bu nedenle ikame amaçlı daha temiz ve daha bol bulunan yakıtlar tercih edilebilir. Elektrolizden elde edilen çevre dostu ve gelecek vaat eden bir yakıt olan hidrojen bu amaca uygun güçlü bir adaydır. Güneş enerjisi yenilenebilir olduğundan, yarı iletkenler kullanarak suyun elektrolize edilmesi sürdürülebilir bir yaklaşımdır. Fotokatalitik su ayırma reaksiyonu, perovskit oksitler kullanılarak yapılabilir ve bu amaçla literatürde bulunabilecek birçok perovskit oksit malzeme örneği mevcuttur. Bu perovskit oksitler arasında, kimyasal kararlılıkları, ayarlanabilir morfolojileri ve düşük maliyetli öncül kimyasalları nedeniyle katmanlı perovskit oksitler öne çıkar. Literatürde sınırlı sayıda çalışma bulunan katmanlı perovskit oksitlerden olan Sr2TiO4 ve KCa2NaNb4O13 bu tezde hidrojen üretim oranları açısından incelenmiştir. Belirtilen moleküler yapılar, hidrojen evrim oranlarını belirlemek için hem katkılı hem de katkısız olarak incelenmiştir. Bir fotokatalizöre katkı maddelerinin eklenmesi, bant aralığı mühendisliği için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Yapılan çalışmada bakır ve nitrojen katkısının etkisi, bir yardımcı katalizör eklenmeden Sr2TiO4 için test edilmiştir. Soy metaller (Pt, Pd, Ru, Rh) KCa2NaNb4O13'e sonradan eklenmek yerine sentez sırasında katkılanmış ve hidrojen üretim hızları değerlendirilmiştir. Ayrıca, KCa2NaNb4O13'ün yüzey alanını arttırmak ve elektronik yapısını değiştirmek için proton değişim yöntemi kullanılmıştır. Özelliklerini değerlendirmek için bu malzemeler üzerinde yapısal analiz yöntemleri, optik ölçümler ve hidrojen evrim testleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre her iki malzeme de başarılı bir şekilde sentezlenmiş, bant aralığı değişimleri belirlenmiş ve katkılandırma ve proton değişim işlemleri sonrasında hidrojen üretim hızları artmıştır.
Özet (Çeviri)
Fossil fuels have a known impact on environmental pollution, and there is a possible scarcity of these fuels in the future. Because of this reason, cleaner and more abundant fuels may be preferred for substitution. Hydrogen, an eco-friendly and promising fuel obtained from electrolysis, is a strong candidate for this purpose. Since solar energy is renewable, electrolyzing water using semiconductors is a sustainable approach. The photocatalytic water splitting reaction can be done by using perovskite oxides, and there are many examples of perovskite oxide materials that can be found in the literature for this purpose. Among these perovskite oxides, layered perovskite oxides stand out because of their chemical stability, tunable morphology, and low-cost precursor chemicals. Sr2TiO4 and KCa2NaNb4O13 are layered perovskite oxides, which have a limited number of studies in the literature, were inspected for their hydrogen evolution capability in this dissertation. The stated molecular structures were studied both with and without dopants to determine their hydrogen evolution rates. Adding additives to a photocatalyst is a widely used method for bandgap engineering. In the study, the effect of copper and nitrogen addition was tested for Sr2TiO4 without the addition of a cocatalyst. Noble metals (Pt, Pd, Ru, Rh) were added to KCa2NaNb4O13 during the synthesis instead of being added later, and hydrogen production rates were evaluated. In addition, proton exchange method was used to increase the surface area of KCa2NaNb4O13 and change its electronic structure. The structural analysis methods, optical measurements, and hydrogen evolution tests were performed on these materials to evaluate their properties. According to the results, both materials were successfully synthesized, their bandgap changes were determined, and their hydrogen production rates increased after the doping and proton exchange processes.
Benzer Tezler
- 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
- g-C3N4 destekli bimetalik sülfür nanokompozitlerinin fotokatalitik H2 üretiminin incelenmesi
Investigation of photocatalytic H2 production of g-C3N4 supported bimetallic sulfide nanocomposites
SERPİL KİSBET
- Graphitic carbon nitride/oxygen deficient tungsten oxide s-scheme heterojunctions for photocatalytic dye degradation and hydrogen peroxide generation under visible light irradiation
Görünür ışık altında fotokatalitik boya bozunması ve hidrojen peroksit üretimi için s-şemalı grafitik karbon nitrür/oksijen noksanlı tungsten oksit heteroeklemleri
ALEYNA BAŞAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER METİN
- Nanomaterials in macromolecular synthesis
Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı
AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Yarı iletken nanomateryallerin fotokatalitik - elektrokimyasal hidrojen üretiminde ve boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanımı
Utilization of semiconductor nanomaterials in photocatalytic - electrochemical hydrogen production and dye sensitized solar cells
ÇAĞDAŞ YAVUZ
