Karbon nanotüp/kobalt ferrit kompozit nanopartiküllerin sentezi ve fotokatalitik aktivitelerinin incelenmesi
Synthesis of carbon nanotube/cobalt ferrite nanocomposites and theinvestigation of their photocatalytic activities
Yazar: EMRAH BAYRAMOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM HAKKI KARAKAŞ
Bayburt Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Fotokatalitik = Photocatalytic ; Hidrotermal sentez = Hydothermal synthesis ; Karbon nanotüp = Carbon nanotube ; Metal oksit katalizörü = Metal oxide catalyst

Özet:
Su tüm canlıların yaşamsal faaliyetleri için vazgeçilmez ve yeri doldurulamaz bir kaynaktır.
Suların çeşitli kaynaklardan gelen kimyasal kökenli kirleticilerle veya mikrobiyal etkilerle
kirlenmesi sonucu ortaya çıkan su kirliliği çağımızın en büyük çevre sorunlarından birisidir.
Sulardaki kirliliklerin giderimi için mevcut giderim yöntemleri yetersiz kalabilmektedir.
Dolayısıyla suların arıtımı için yeni arıtım yöntemlerinin geliştirilmesi veya mevcut
yöntemlerin iyileştirilmesi gerekmektedir. Birçok farklı alanda önemli katkılar sağlayan
nanoteknoloji, su kirliliği problemlerinin çözümü içinde önemli alternatifler sunmaktadır.
Son yıllarda, atıksuların arıtımı için, nanoteknoloji ürünü olan çeşitli yarı iletkenlerin
fotokatalizör olarak kullanıldığı ileri oksidasyon yöntemleri büyük ilgi görmektedir. Bu
çalışmada, kobalt ferrit olarak bilinen bir nanopartikülün tekstil atıksularının arıtımındaki
fotokatalitik aktivitesi incelenmiştir. Buna göre, ilk olarak manyetik kobalt ferrit
nanopartiküller hidrotermal sentez yöntemiyle sentezlenmiştir. Sentezlenen partiküllerin
fotokatalitik aktivitelerini arttırmak için, tekli duvarlı karbon nanotüp (SWCNT) ve çoklu
duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT) üzerinde hareketsizleştirilerek 2 farklı tür kompozit
elde edilmiştir. Elde edilen tüm örneklerin çeşitli yapısal manyetik ve morfolojik özellikleri
XRD, SEM, TEM, FT-IR, BET ve VSM gibi çeşitli tekniklerle kapsamlı bir şekilde
karakterize edilmiştir. Daha sonra üretilen CoFe 2 O 4 nanopartikülleri ve CoFe 2 O 4 @SWCNT ve
CoFe 2 O 4 @MWCNT kompozitleri, sentetik olarak hazırlanmış ve 50 mg/L boyarmadde içeren
model atıksuların fotokatalitik oksidasyonla arıtımı sürecinde fotokatalizör olarak kullanılmış
ve fotokatalitik etkinlikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu denemelerde her bir
katalizör için sırasıyla 0,010 g/L, 0,025 g/L, 0,050 g/L ve 0,10 g/L katalizör dozajlarında
denemeler yapılmıştır. Her üç farklı katalizörle yapılan demelerden elde edilen veriler, sulu
çözeltideki boya içeriğinin tamamen giderilebildiğini göstermektedir. Ayrıca, elde edilen
deneysel veriler kullanılarak yapılan hesaplamalar, tüm bu süreçlerin yalancı 1. derece kinetik
model ile uyumlu olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Water is an indispensable and irreplaceable resource for all living things. However, water
pollution by chemical pollutants from various sources or by microbial effects, is one of the
biggest environmental problems of our age. Traditional treatment methods may be insufficient
for the removal of pollutants from water. Therefore, it is necessary to develop new treatment
methods or improve existing methods for water treatment. Accordingly, nanotechnology
offers essential alternative solutions to water pollution problems. In recent years,
photocatalytic oxidation methods performed with various nano-sized semiconductors used as
photocatalysts, have attracted great deal of interest in wastewater treatment. In this study, the
photocatalytic activities of cobalt ferrite/CNT nanocomposites were investigated for the
treatment of textile industry wastewater. Firstly, magnetic cobalt ferrite nanoparticles were
synthesized by the hydrothermal synthesis method. Then, to increase the photocatalytic
activities of the synthesized particles, two different composites were obtained by
immobilizing on single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and multi-walled carbon
nanotubes (MWCNT). The various structural, magnetic and morphological properties of all
obtained samples were comprehensively characterized by using multiple techniques such as
XRD, TEM, FT-IR, BET, and VSM. Later, CoFe 2 O 4 nanoparticles, CoFe 2 O 4 @SWCNT, and
CoFe 2 O 4 @MWCNT nanocomposites were used as photocatalysts in treatment via the
photocatalytic oxidation of synthetically prepared model wastewaters containing 50 mg/L
dyestuffs, and their photocatalytic activities were comparatively investigated. Experiments
were carried out at catalyst dosages of 0.010 g/L, 0.025 g/L, 0.050 g/L, and 0.10 g/L for each
catalyst, respectively. The results obtained from the experiments show that the dye content in
the aqueous solution was entirely removed. Additionally, calculations made using the
experimental data obtained showed that all these processes were compatible with the pseudo-
first-order kinetic model.