Synthesis, characterization and photocatalytic activities of modified chalcogenides
Modifiye kalkojenitlerin sentezi, karakterizasyonu ve fotokalitik aktiviteleri
- Tez No: 876328
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGE KERKEZ KUYUMCU, PROF. DR. ATIF KOCA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Chemical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Hidrojen, çevresel sorunları çözecek, umut vadeden bir enerji kaynağıdır ve sudan fotokatalitik hidrojen üretimi umut vadeden bir yenilenebilir enerji sürecidir. Kadmiyum sülfür (CdS) yaygın olarak kullanılan bir fotokatalizördür; ancak, düşük kararlılığa neden olan fotokorozyon sorunu ve düşük fotokatalitik aktiviteye neden olan hızlı yük rekombinasyonu sorunu da iyi bilinmektedir. Kararlılık sorununu önlemek için, ayarlanabilir optik özelliklere sahip CdxZn1-xS öne çıkmıştır. MoS2, geniş temas yüzeyi, yük rekombinasyonunu engellemesi, düşük maliyeti, H2 oluşumu reaksiyonu için yüksek reaktivitesi ve görünür ışık tepkisinin iyileştirilmesi nedeniyle yarı iletken fotokatalizörlere katkı maddesi olarak kullanılır. Mo2C gibi geçiş metali karbürleri, H2 üretimi için mükemmel elektrokatalizörlerdir; ayrıca, çoğu fotokatalizör için iyi yardımcı katalizörler olarak hizmet ederler. Modifiye edilmiş CdXZn1-XS fotokatalizörleri solar ışık altında hidrojen üretiminde incelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, CdXZn1-XS, 1,3-diaminopropan (DAP) kullanılarak hazırlanmış ve ardından MoS2 eklenmiştir; çalışmanın ikinci bölümünde, Cd0.7Zn0.3S nanoçubuklar, etilendiamin (EDA)/su kullanılarak hazırlanmış ve ardından MoS2 ve MoC-Mo2C eklenmiştir. Katalizörler XRD, TEM, SEM, UV-Vis DRS ve elektrokimyasal uygulamalarla karakterize edilmiştir. İlk bölümde, üretilen hidrojen miktarını etkileyen faktörleri araştırmak için Minitab 19 aracılığıyla tam faktör tasarımı gerçekleştirilmiştir. Cd/Zn oranı, MoS2 içeriği ve fotokatalizör yüklemesi incelenmiştir. Fotokatalitik hidrojen üretim sonuçları ANOVA (Varyans Analizi) ile analiz edilmiştir ve maksimum hidrojen üretimi için Cd/Zn oranının 0.5/0.5 ile 0.7/0.3 aralığında; MoS2 içeriğinin %2-4 aralığında ve fotokatalizör miktarının 10 mg olması sonucuna varılmıştır. İkinci kısım için, Cd0.7Zn0.3S nanoçubuklar çeşitli miktarlarda MoS2 ve MoC-Mo2C ile modifiye edilmiştir. N-Cd0.7Zn0.3S/1% MoS2/1.0% MoC-Mo2C katalizörü 133.5 mmol H2 g-1 h-1 ile en iyi sonucu gösterirken, N-Cd0.7Zn0.3S'nin hidrojen üretim hızı 37.2 mmol g-1 h-1'dir.
Özet (Çeviri)
Hydrogen is a promising energy source for addressing environmental issues and photocatalytic hydrogen production from water is a promising renewable energy process. Cadmium sulfide (CdS) is a widely used photocatalyst; however, the photocorrosion problem causing the low stability and fast charge recombination problem causing the low photocatalytic activity are also well-known. To prevent the stability problem, CdxZn1-xS which has tunable optical properties has become forward. MoS2 is used as an additive to semiconductor photocatalysts due to its wide contact interface, inhibition of charge recombination, low cost, high reactivity for H2 evoluation reaction, and enhancement of visible light response. Transition metal carbides such as Mo2C are excellent electrocatalysts for the production of H2; additionally, they serve as good co-catalysts for most photocatalysts. Modified CdXZn1-XS photocatalysts were examined in hydrogen production under solar illumination. In the first part of the study, CdXZn1-XS was prepared using 1,3-diaminopropane (DAP) and then MoS2 added; in the second part of the study Cd0.7Zn0.3S nanorod was prepared using ethylenediamine (EDA)/water and then MoS2 and MoC-Mo2C were added. Catalysts were characterized by XRD, TEM, SEM, UV-Vis DRS, and electrochemical applications. For the first part, a full factor design was carried out via Minitab 19 to investigate the factors affecting the produced hydrogen amount. Cd/Zn ratio, MoS2 content, and photocatalyst loading were studied. Photocatalytic hydrogen production results were analyzed by ANOVA (Analysis of Variance) and it was concluded that for maximum hydrogen production, Cd/Zn ratio should be in the range of 0.5/0.5 and 0.7/0.3; MoS2 content should be in the range of 2-4% and photocatalyst loading should be 10 mg. For the second part, Cd0.7Zn0.3S nanorods were modified with various amounts of MoS2 and MoC-MoC2. N-Cd0.7Zn0.3S/1% MoS2/1.0% MoC-Mo2C catalyst showed the best result with 133.5 mmol H2 g-1 h-1, while the hydrogen production rate of N-Cd0.7Zn0.3S was 37.2 mmol g-1 h-1.
Benzer Tezler
- Grafen oksit/TiO2 nanokompozitlerinin sentezi ve temsili, doğrudan ve yoğunlaştırılmış gün ışığı altında, fotokatalitik aktivitelerinin tespiti
Synthesis of Graphene oxide-TiO2 nanocomposites and determination of their photocatalytic activities under simulated, direct and concentreated sun light
GAMZE BELKIS ÇAYCİ
- Geliştirilmiş fotokatalitik ve elektrokimyasal özelliklere sahip BiFeO3 nanoparçacıklarıyla dekore edilmiş kaolin nanokompozitin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of kaolinite nanocomposite decorated with BiFeO3 nanoparticles for enhanced photocatalytic and electrochemical properties
FATİH İÇER
Doktora
Türkçe
2022
KimyaErzincan Binali Yıldırım ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT ÇAĞLAR
- Atık sulardan organik kirleticilerin fotokatalitik giderimi için CuO/rGO kompozit nanopartiküllerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of CuO/rGO composite nanoparticles for photocatalytic removal of organic pollutants from wastewater
ESRA ASLAN
- İletken polimer kaplı bizmut temelli kompozitlerin sentezi, karakterizasyonu, su kirleticilerinin fotokatalitik uzaklaştırılması ve daphnia magna (straus, 1820) üzerindeki toksisitenin değerlendirilmesi
Conductive polymer-coated bismuth-based composites: synthesis, characterization, photocatalytic removal of water pollutants, and evaluation of toxicity on daphnia magna (straus, 1820)
CAN ERGÜN
- Synthesis of graphene oxide based photocatalytic nanocomposite and investigation of its antibacterial activity
Grafen oksit temelli fotokatalitik nanokompozit üretimive antibakteriyel aktivitesinin araştırılması
GİZEM DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ