Magnetron saçtırma ve elektrokimyasal anotlama teknikleri ile elde edilen TiO2 nanoyapıların üretimi, karakterizasyonu ve fotokatalitik uygulamaları
Production, characterization and photocatalytic applications of TiO2 nanostructures derived from magnetron sputtering and electrochemical anodization techniques
Yazar: EMİNE BAŞALAN
Danışman: PROF. DR. ERDAL ÇELİK
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Fotokatalitik = Photocatalytic ; Nanotüp = Nanotube ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide

Özet:
Bu çalışmanın amacı RF manyetik saçtırma ile cam ve indiyum kalay oksit kaplı camlar üzerine biriktirilen titanyum filmlerden, elektrokimyasal anotlama tekniği ile titanyum dioksit nanotübüler yapıların büyütülmesidir. Ardından elde edilen yapıların karakterizasyonlarının gerçekleştirilmesi ve fotokatalitik performanslarının değerlendirilmesidir. Bu kapsamda her bir üretim basamağının ardından karakterizasyon işlemleri gerçekleştirilerek, elde edilen ince filmlerin yapısal ve morfolojik değişimleri belirlenmiş, sonraki işlem için süreç optimizasyonu sağlanmıştır. RF manyetik saçtırma işleminde saçtırma gücü, saçtırma basıncı, saçtırma sıcaklığı ve hedef-altlık arası mesafenin elde edilecek ince filmlere doğrudan etkisi olduğu görülmüş ve bu etki detaylı olarak incelenmiştir. Benzer şekilde elektrokimyasal anotlama işleminde, uygulanan potansiyel ve anotlama süresinin yanı sıra seçilen altlık ve elektrolit içeriğinin büyütülecek nano yapılara etkisi gerçekleştirilen çalışmalarla belirlenmiştir. Son olarak saptanan optimum şartlar altında büyütülen nano tübüler yapılar, fotokatalitik performans testlerine tabi tutulmuştur. Gerçekleştirilen çalışma neticesinde elde edilen sonuçlar, cam altlıklar üzerinde büyütülmüş nanotübüler yapıların kütle titanyum üzerinde büyütülen yapılara oranla görece az hammadde kullanımı ile foto reaktör tasarımlarında aktif olarak rol alabileceğinin göstergesidir.

Abstract:
The aim of this study is deposition of titanium thin films on glass and ITO substrates via RF magnetron sputtering and growth of titanium dioxide nanotubular arrays on these films with electrochemical anodization process. Subsequently, the characterization of the obtained arrays and the evaluation of their photocatalytic performance is also objected. In this context, characterization processes have been performed after each production step for the structural and morphological changes of the obtained thin films are determined and process optimization has been ensured for the next process. It was seen that thin films to be obtained have been directly affected by sputtering power, sputtering pressure, sputtering temperature and substrate-target distance in RF magnetron sputtering process and these phenomena have been examined in detail. Similarly, it has been determined by the studies carried out the applied voltage and anodization time, as well as the selected substrate and content of electrolyte, have affected the growth of the nanostructure in electrochemical anodization process. Ultimately, the nanotubular structures which are grown under optimal conditions have been subjected to photocatalytic performance tests. The results have obtained from the study show that nanotubular structures grown on glass substrates may actively have a part in photoreactor design with relatively little raw material use compared to the structures which have grown on bulk titanium.