Synthesis and characterization of NiCo2O4 nanoparticles anchored ZnO and TiO2 semiconductors and their investigation in electro- and photochemical water splitting
NiCo2O4 nanoparçacıklarına bağlı ZnO ve TiO2 yarı iletkenliklerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektro- ve fotokimyasal suyun ayrışmasında incelenmesi
- Tez No: 846268
- Danışmanlar: PROF. DR. EMREN NALBANT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Fosil yakıtların azalması nedeniyle alternatif enerji kaynaklarının araştırılmasına yönelik küresel öncelik, sürdürülebilir yakıt seçenekleri üzerine araştırmaları yoğunlaştırmış ve hidrojen (H2) umut verici bir aday olarak ortaya çıkmıştır. Metal oksit nanomalzemeler kullanılarak suyun ayrıştırılması yoluyla sudan H2 elde edilmesi, ekonomik ve çevre dostu potansiyeli nedeniyle büyük ilgi görmeye başlamıştır. Bu süreçte dayanıklı ve etkili bir biçimde çalışabilen yeni metal oksit nanomalzemelerin tasarlanması ve sentezlenmesi önemlidir. Bu çalışmada, NiCo2O4/ZnO hibrit nanomalzemeler kolay hidrotermal yöntemle sentezlenmiş ve XRD, SEM, EDX, TEM, XPS, ICP-OES, ve BET gibi çeşitli analitik tekniklerle karakterize edilmiştir. Bu yeni NiCo2O4/ZnO hibrit nanomalzeme camsı karbon elektrot üzerine kaplandığında 1.58 V (vs. RHE) başlangıç potansiyeli ve 10 mA cm-2 akım yoğunluğunda 440 mV aşırı potansiyel ile suyun yükseltgenmesi tepkimesindereferans olarak kullanılan RuO2 ile kıyaslanabilir ya da benzer yapıya sahip katalizörlerden üstün elektrokimyasal performans sergilemiştir. Ayrıca, NiCo2O4/ZnO hibrit malzemenin, suyun ışıkla bölünmesindeki ayrı ayrı oksijen ve hidrojen üretme yeteneği, sudan oluşan gaz miktarı izlenerek değerlendirilmiş ve sırasıyla 420 µmol h-1 g-1 ve 250 µmol h-1 g-1 H2 ürettiği görülmüştür. Literatürde benzer yapıya sahip katalizörler için bildirilenlerle karşılaştırıldığında bu sonuçlar umut verici olup, özellikle H2 oluşum aktivitesi saf ZnO (6 µmol h-1 g-1) ve NiCo2O4 (9 µmol h-1 g-1) bileşenlerine göre 25 kat daha yüksektir. Bu tez suyun elektrokimyasal ve ışıkla bölünmesinde önemli bir ilerlemeye işaret ederek yüksek katalitik performans elde etmede NiCo2O4/ZnO hibrit yapısının önemini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
The global priority to seek alternative energy sources due to the depletion of fossil fuels has intensified research on sustainable fuel options, with hydrogen (H2) emerging as a promising candidate. Obtaining H2 from water through water splitting using metal oxide nanomaterials has gained significant attention for its economic and eco-friendly potential. Therefore, designing and synthesizing novel metal oxide nanomaterials that can perform durably and effectively in this process is crucial. In this study, NiCo2O4/ZnO hybrid nanomaterials were synthesized via the facile hydrothermal method and characterized by various analytical techniques, including XRD, SEM, EDX, TEM, XPS, ICP-OES, and BET. The novel NiCo2O4/ZnO material, when coated onto a glassy carbon electrode (GCE), exhibited notable electrochemical performance towards water oxidation with an onset potential of 1.58 V vs. RHE and an overpotential of 440 mV at 10 mA cm-2 current density, rivaling benchmark RuO2 or surpassing the catalysts having similar structures. Furthermore, the oxygen- and hydrogen-generating ability in light-driven water splitting of the hybrid material was evaluated separately by monitoring the amount of evolved gas from water as 420 µmol h-1 g-1 and 250 µmol h-1 g-1, respectively. These results are promising compared to the catalysts having similar structures, and especially H2 evolution activity was found to be 25-fold higher than those of its components pure ZnO (6 µmol h-1g-1) and NiCo2O4 (9 µmol h-1 g-1). This thesis emphasized the significance of the NiCo2O4/ZnO hybrid structure in achieving high catalytic performance, marking a significant advancement in electroand photocatalytic water splitting applications.
Benzer Tezler
- Yüksek mıknatıslanma doygunluğuna sahip nikel katkılı manganez ferrit tozlarının çözelti yanma sentezi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nickel doped manganese ferrite powders with high saturation magnetization by solution combustion synthesis
GAMZE DURMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. M. ŞEREF SÖNMEZ
- Synthesis and characterization of mesoporous nickel oxide and nickel cobaltite thin films
Mezogözenekli nikel oksit ve nikel kobalt oksitince filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
ASSEL AMIRZHANOVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER DAĞ
- Bazı metal içerikli borat, fosfat ve vanadat bileşiklerinin sentezi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization of some metal containing borate, phosphate and vanadate compounds
MELİKE YERLİ
- Synthesis of first row transition metal oxide nanomaterials for electrocatalytic water oxidation reaction
İlk sıra geçiş metal oksit nanomalzemelerin sentezi ve suyun elektrokatalitik yükseltgenme tepkimesinde kullanımı
ASUDE ÇETİN
Doktora
İngilizce
2020
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMREN NALBANT ESENTÜRK
- Nano boyutta zeolit destekli metal katalizör sentezi, karakterizasyonu ve karbonmonooksit metanlaşması reaksiyonunda aktivitelerinin incelenmesi
Synthesis of nano-sized zeolite supported metal catalysts, characterization and evaluation of their activities on methanation reaction of carbon monoxide
GÜLİSTAN YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
KimyaGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FİLİZ DEREKAYA