Kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle üretilen grafenin g-C3N4'ün fotoelektrokimyasal özelliklerine etkisi
Effect of graphene produced by chemical vapor deposition on the fotoelectrochemical properties of g-C3N4
- Tez No: 789011
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Grafen, Karbon nitrür, Katalizörler, Nanomateryaller, Graphene, Carbon nitride, Catalysts, Nanomaterials
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda artan temiz ve yenilenebilir enerji ihtiyacından dolayı güneş enerjisi kullanılarak farklı yapılarda fotokatalizörler üzerine çalışmalar yoğunlaşmıştır. Yarı iletken fotokatalizörler yenilenebilir ve sürdürülebilir hidrojen yakıtı üretimi, organik kirleticilerin bozunması, CO2 foto-indirgenmesi, foto-elektronik ve piller gibi birçok alandaki potansiyel uygulamaları nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Çeşitli fotokatalitik uygulamalarda kullanılan malzemeleri içerisinde, kimyasal olarak kararlı, düşük bant boşluğuna sahip (2,7 eV), ekonomik, basit yöntemlerle sentezlenebilen, görünür ışığın dalga boyunda (λ: 400 - 700 nm) aktif olan g-C3N4 gelecek vaat eden bir malzeme olarak ön plana çıkmıştır. g-C3N4' ün bu özelliklerinin yanı sıra düşük yük taşıyıcı hareketliliği, zayıf absosorbsiyon kabiliyeti, yüksek elektron-boşluk tekrar birleşme oranı ve düşük yüzey alanına sahip olması gibi özellikleri fotokatalitik etkinliğini sınırlandırmaktadır. Bu yüzden g-C3N4 yarı iletkeninin nanokompozit halinde sentezi, daha iyi yük transferi sağlamak ve fotokatalitik aktiviteyi geliştirmek için etkili bir yöntem olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmadaki amaç; g-C3N4' ün fotoelektrokimyasal özelliklerinin grafen/g-C3N4 nanokompozit yapısıyla geliştirilmesidir. Bu doğrultuda kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle sentezlenen grafen ile melamin karıştırılmış, termal yoğunlaşma yöntemiyle grafen/g-C3N4 nanokompozit sentezi gerçekleştirilmiş ve nanokompozitlerin çeşitli yapısal ve fotoelektrokimyasal karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda çeşitli oranlarda sentezlenen nanokompozitler yığın g-C3N4 ile karşılaştırıldığında, nanokompozit yapıdaki grafen miktarı arttıkça optik bant aralığının daraldığı ve iletim bandı sınır potansiyelinin düştüğü görülmüştür. Grafen, g-C3N4'ün ışık absorbsiyon kabiliyetini, elektriksel iletkenliğini ve yüzey alanını arttırarak fotokatalitik verimliliğini geliştirmektedir.
Özet (Çeviri)
In recent years, due to the need for clean and renewable energy, studies have focused on solar energy photocatalysts in different structures. Semiconductor photocatalysts have attracted great interest due to their potential applications in many fields such as renewable and sustainable hydrogen fuel production, photo-electronics and batteries. Among the photocatalytic materials, g-C3N4, which has higher chemical stability and a low band gap (2.7 eV), can be synthesized by economical methods as the visible light active material. g-C3N4, however, has some features such as low charge carrier mobility, poor absorption ability, high recombination rate and low surface area that they limit its photocatalytic efficiency. Therefore, the synthesis of g-C3N4 semiconductor as in the form of nanocomposites is accepted as an effective method to improve its photocatalytic properties. The purpose of this study was to improve the photoelectrochemical properties of g-C3N4 with the addition of graphene. In this direction, graphene, which was synthesized by chemical vapor deposition method, was mixed with melamine to get graphene/g-C3N4 nanocomposite by thermal condensation method and various structural and photoelectrochemical characterizations of nanocomposites were carried out. The photocatalytic properties of the nanocomposites synthesized in various proportions were compared with those of pure g-C3N4 and it was observed that as the amount of graphene in the composite structure was increased, the nanocomposite optical band gap narrowed and the conduction band edge potential decreased. Overall result was that graphene improved the photocatalytic efficiency of g-C3N4 by increasing its light absorption ability, electrical conductivity and surface area.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of different graphene based-materials and investigation in graphene/silicon schottky junction solar cell
Farklı grafen esaslı malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu ve grafen/silisyum schottky eklemli güneş hücresinin incelenmesi
ALA KHALAF JEHAD
- İki boyutlu dikey MoS2 yapılarının kimyasal buhar biriktirme metoduyla büyütülmesi ve süperkapasitör aygıt uygulamaları
Growth of two-dimensional vertical MoS2 structures by chemical vapor deposition method and supercapacitor applications
HASAN FEYZİ BUDAK
- Lityum iyon piller için üç boyutlu grafen/karbon nanotüp/silisyum nanokompozit anotların geliştirilmesi
Development of three-dimensional graphene/carbon nanotube/silicon nanocomposite anodes for lithium-ion batteries
SELİN DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2024
İstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Nd-Fe-B manyetik nanopartiküllerinin katı-halreaksiyonları ile üretimi, grafen tabakası ile kapsüllenmesi ve ilişkin karakterizasyon çalışmaları
Production of nd-fe-b magnetic nanoparticles by solid- state reactions, encapsulation with graphene layer and related characterization studies
MUSTAFA BELLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Mechanical properties of carbon nanotube and graphene based yarns
Karbon nanotüp ve grafen esaslı ipliklerin mekanik özellikleri
ESMA NUR GÜLLÜOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
İstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...