ZnO@BD-g-C3N4 nano kompozitin hazırlanması ve metilen mavisi bozunmasında fotokatalitik etkinliğinin incelenmesi
Preparation of ZnO/BD-C3N4 nanocomposite and investigation of photocatalytic efficiencyin methylene blue decrease
Yazar: ABDURRAHMAN KAYMAZ
Danışman: PROF. DR. MURAT AYDEMİR
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Disiplinlerarası Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Son yıllarda sanayinin gelişmesi ve üretimin artmasıyla fabrikaların atık sularındaki boyar maddeler çevre üzerinde olumsuz etkilerde bulunmakta ve çevre kirliliği oluşturmaktadır. Tekstil endüstrisi ve boya fabrikalarının üretiminde kullanılan boyalar, biyolojik arıtmaya karşı dirençli, toksin ve refrakte maddelerdir.  Ayrıca yetişen bitkiler, hayvanlar ve insanların sağlığını bozarakkalıcı hastalıklara sebep olmaktadır. Bu boyar maddeler içerisinde en zararlısı ve güçlü kimyasal bağlara sahipolan metilen mavisidir (MM). Metilen mavisi, çok tehlikeli, zehirli ve özellikle solunum yollarına zarar veren, kusma gibi belirtilerle zehirliyen, hiperhidroz ve insanlar üzerinde zihinsel bozukluklara sebep olan heterosiklik bir bileşiktir. Bu nedenle atık sulardan metilen mavisinin giderilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, düşük maliyetli ve toksik olmayan BD-C3N4 nanokompozit piroliz termal polikondensasyonu ile ZnO/BD-C3N4 ise farklı ağırlıktaki BD-C3N4 miktarlarıyla (%2 ve %10) saf ZnO nano parçacıklarının Literatür tarafından tarif edilen yöntem ile hazırlandı. Bu çalışmada üretilen nano katalizör, FT-IR, XPS, XRD, SEM, EDX, BET, Uv-Vis, TEM ve EDX cihazları ile karakterize edildi. ZnO/BD-C3N4'ün fotokatalitik etkisi, görünür ışık altında metilen mavisinin bozunmasında araştırıldı. Yapılan fotokatalitik deneyler sonucunda, ağırlıkça %2 45 mg ZnO içerikli ZnO@BD-g-C3N4 fotokatalizörünün %10 35 ZnO@BD-g-C3N4 'den çok daha iyi fotokatalitik etki gösterdiği ortaya çıktı. Bununla birlikte yapılan tekrar kullanılabilirlik testlerinde ağırlıkça %2 45 mg ZnO içeren ZnO@BD-g-C3N4 fotokatalizörü beşinci kullanımında bile %88,6 fotokatalitik etkinlik gösterdi. Elde edilen sonuçlar göz önüne alınırsa ZnO@BD-g-C3N4 nano katalizörünün atık sulardan metilen mavisinin bozunmasında etkin olduğu, yüksek kimyasal kararlılığa sahip, görünür ışıkta aktif farklı foto katalizörlerin geliştirilmesinin mümkün olduğu görülmektedir. Bu çalışma DÜBAP FBE.22.008 nolu projesi ile desteklenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Fotokatalizör, Nanoparçacık, ZnO, ZnO@BD-g-C3N4, Metilen Mavisi

Abstract:
In recent years, with the development of the industry and the increase in production, the dyestuffs in the waste water of the factories have negative effects on the environment and create environmental pollution. The dyes used in the production of the textile industry and dye factories are toxic and refractory substances that are resistant to biological treatment. In addition, it causes permanent diseases by impairing the health of grown plants, animals and people. The most harmful of these dyes is methylene blue (MB), which has strong chemical bonds. Methylene blue is a very dangerous, poisonous heterocyclic compound that damages the respiratory tract, causes symptoms such as vomiting, hyperhidrosis and mental disorders in people. Therefore, the removal of methylene blue from wastewater is of great importance. In this study, low-cost and non-toxic BD-C3N4 nanocomposite was prepared by pyrolysis thermal polycondensation, and ZnO@BD-g-C3N4 was prepared by the method described by Pan of pure ZnO nanoparticles with different weights of ZnO@BD-g-C3N4 (2% and 10%). The nanocatalyst produced in this study was characterized by FT-IR, XPS, XRD, SEM, EDX, BET, Uv-Vis, TEM and EDX devices. The photocatalytic effect of ZnO/BD-C3N4 was investigated in the degradation of methylene blue under visible light. As a result of the photocatalytic experiments, it was revealed that the ZnO/BD-C3N4 photocatalyst with 2 wt% ZnO content showed a much better photocatalytic effect than ZnO@BD-g-C3N4. However, in the reusability tests, the ZnO@BD-g-C3N4 photocatalyst containing 2% by weight of ZnO showed % 88,6 photocatalytic efficiency even in its sixth use.
Considering the results obtained, it is seen that ZnO@BD-g-C3N4 nanocatalyst is effective in the degradation of methylene blue from wastewater, and it is possible to develop different photocatalysts active in visible light with high chemical stability.
Thisstudywassupportedby DUBAP projectnumbered FBE.22.008.

Keywords : Photocatalyst, Nanoparticle, ZnO , ZnO@BD-g-C3N4, Methylene Blue