Preparation of metallo-phthalocyanine based photoelectrodes for photoelectrochemical hydrogen production system
Fotoelektrokimyasal hidrojen üretim sistemi için metalli-ftalosiyanin esaslı fotoelektronların hazırlanması
- Tez No: 812813
- Danışmanlar: PROF. DR. ATIF KOCA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Chemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Günümüzde; sürdürülebilir, yenilenebilir ve temiz hidrojen üretimi ile ilgili çalışmalar genellikle güneş enerjisi ile sudan hidrojen üretimi üzerine yoğunlaşmıştır fakat yapılan çalışmalarda ulaşılan hidrojen üretim verimlerinin hidrojenin ekonomik ve teknolojik olarak kullanılabilirliği için yeterli olmadığı görülmüştür. Bu tez kapsamında, farklı metalli ftalosiyaninler kullanılarak hazırlanan elektrotların fotoelektrokimyasal hidrojen üretim reaksiyonunda (PECHER) kullanılabilecek özgün, aktif ve kararlı azido fonsiyonel indirgenmiş grafen oksit/metal kalkojen/metalli ftalosiyanin ITO/rGO-N3/Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2/MPc temelli fotoelektrotların fotoelektrokimyasal yöntemle sudan yüksek verimle hidrojen üretmek için kullanılmaları amaçlanmaktadır. Substrat olarak indiyum kalay oksit (ITO) kullanılmıştır. PECHER sisteminde kullanılan fotoelektrotların elektrodepozisyon ve klik elektrokimya (CEC) yöntemleriyle hazırlanmıştır. Fotoelektrotlarda fonksiyonel malzeme olarak azido indirgenmiş grafenoksit (rGO-N3), geçiş metal kalkojenleri Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2 ve metalli ftalosiyanin (MPc=Zn, Ti ve Co) komplekslerinden oluşan kompozit malzemeler kullanılmıştır. Elektrodepozisyon ile GO-N3'in elektrokimyasal olarak rGO-N3'e indirgenmesi ve eş zamanlı olarak rGO-N3, MPc ve Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2 yapılarının birlikte tek kademede ITO substrat yüzeyi üzerine elektrokimyasal olarak kaplanarak ITO/rGO-N3/Cd00.8Zn0.2Ni0.2K10.8S0.2/MPc yapısındaki elektrotlar elde edilmiştir. Fotoelektrotlarda fotokatalizör olarak Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2 (K=Se2-,Te4+) yapısına sahip metal kalkojen malzemeler sentezlenmiştir. Son olarak ITO/rGO-N3/Cd0.8Zn0.2Ni0.2K10.8S0.2/MPc fotoelektrotları değişik spektroskopik ve elektrokimyasal tekniklerle karakterize edildikten sonra PECHER sisteminde kullanılarak fotoelektrokimyasal hidrojen üretiminde hedeflenen başarı ölçütlerine ulaşmak için gerekli olan ışık altında ve karanlık ortamda optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Hazırlanan elektrotların yapısal karakterizasyonu XRD (X-ray diffraction), EDS (energy dispersive spectroscopy), FESEM (field emission scanning electron microscope), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), Raman ve UV analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Elektrotların elektrokimyasal özellikleri ise CV (cyclic voltammetry), LSV (lineer sweep voltammetry), MS (mott schottky), EIS (electrochemical impedance spectroscopy) ve CA (chronoampermarty) ölçümleri ile belirlenmiştir. Tez kapsamında rGO N3/Cd0.8Zn0.2Ni0.2K10.8S0.2/MPc temelli fotoelektrotlar üretilerek özgün, tekrarlanabilir ve kararlı yapı elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The present discussion over the creation of clean, sustainable, and renewable hydrogen has drawn the greatest attention to studies on the production of hydrogen from water using solar energy. It has been established that the hydrogen production efficiencies obtained in the experiments are insufficient for the commercial and technological viability of hydrogen. Therefore, it is essential to develop high-performance systems for a hydrogen energy system. The goal of this thesis is to create novel, functional reduced graphene oxide/metal chalcogen/metallic phthalocyanine (rGO-N3/Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2/MPc) based photoelectrodes and use them to efficiently produce hydrogen from water using photoelectrochemical methods. The electrode manufacturing in this study took place on a substrate made of indium tin oxide (ITO). Electrodeposition and click electrochemistry (CEC) methods were to be used to create the photoelectrodes for the PECHER system. As functional materials for photoelectrodes, composite materials composed of metallized phthalocyanine (MPc) complexes, transition metal chalcogens (Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2) , and azido functional reduced graphenoxide (rGO-N3) were employed. Electrochemical reduction of GO-N3 to rGO-N3 by electrodeposition reaction and simultaneous electrochemical coating of rGO-N3, MPc and Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2 structures on the surface of electrodes namely ITO in one step was the main topic of this thesis. Electrodes with rGO-N3/Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2/MPc structure were obtained. As a photocatalyst in photoelectrodes, metallic calcogene with Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2 (K=Se-2,Te+4 etc. ) structure was synthesized. To achieve the targeted success criteria in photoelectrochemical hydrogen production, the ITO/rGO-N3/Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2/MPc photoelectrodes were used in the PECHER system in both light and dark environments after being characterized using various spectroscopic and electrochemical techniques. Concurrent optimization studies were conducted. The morphology of the created electrodes was characterized using X-ray diffraction, energy dispersive spectroscopy, field emission scanning electron microscopy, XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), Raman, and UV studies. Measurements using CV (cyclic voltammetry), LSV (linear sweep voltammetry), MS (mott schottky), EIS (electrochemical impedance spectroscopy), and CA (chronoampermarty) were used to investigate the electrochemical characteristics of the electrodes. At the end of this work, rGO-N3/Cd0.8Zn0.2Ni0.2K0.8S0.2/MPc photoelectrodes were prepared in a more stable, controlled and reproducible manner by electrodeposition and click electrochemistry techniques, and the multifunctional structure of the electrodes with PECHER.
Benzer Tezler
- Mononükleer metalli ftalosiyanin komplekslerinin elektrokimyasal, eş zamanlı spektroelektrokimyasal ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
LEVENT AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EFE BATURHAN ORMAN
- Yeni tip porfirazinlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of novel type porphyrazines
SERAP TUNCER
- Bifenilkumarin türevi yeni metalli ve metalsiz ftalosiyanin bileşikleri sentezi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization of biphenylchromen derivatives: The novel metal-free and metallo phthalocyanine compounds
ASİYE GÖK
- Yeni tip periferal ve nonperiferal tiyazol sübstitüye metaloftalosiyaninler
A new type peripherally and nonperipherally thiazol substituted soluable phthalocyanines
EMİNE GÜLRUH DURUK
