Baryum katkılı çinko kalay oksit nanoparçacıklarının fotokatalitik ve antibakteriyel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of photocatalytic and antibacterial properties of barium doped zinc tin oxide nanoparticles
Yazar: ALAA KAMO
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM ATEŞ SÖNMEZOĞLU
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Baryum = Barium ; Escherichia coli = Escherichia coli ; Fotokatalitik = Photocatalytic ; Staphylococcus aureus = Staphylococcus aureus ; Çinko = Zinc

Özet:
Son yıllarda fotokatalitik ve antibakteriyel çalışmalarda kullanımı artan çinko kalay oksit (Zn2SnO4), yüksek elektron hareketliliği ve elektrik iletkenliğinden dolayı önemli bir üçlü yarı iletken oksit malzeme olarak kabul edilmektedir. Ancak Zn2SnO4 nanoparçacıkları, yüksek rekombinasyon oranı ve görünür ışık altında sınırlı fotokatalitik ve antibakteriyel aktivite özelliklerini sergilemektedir. Bu eksikliklerin giderilmesine yönelik sunulan yaklaşımların araştırılması büyük önem arz etmektedir.
Bu tez çalışmasında Zn2SnO4 nanoparçacıklarına baryum elementi katkılanarak görünür ışık altında fotokatalitik ve antibakteriyel aktivitesinin artırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, ciddi bulaşıcı hastalıklara neden olan hastane içi enfeksiyonlar oluşturabilen Escherichia coli ve Staphylococcus aureus bakteri suşlarına karşı ilk defa kullanılan baryum katkılı Zn2SnO4 nanoparçacıklarının antibakteriyel aktiviteleri araştırılmıştır. Baryum katkılı Zn2SnO4 nanoparçacıklarının saf Zn2SnO4 nanoparçacıklarına kıyasla hem UV hem de görünür ışık altında da daha yüksek fotokatalitik aktivite sergilediği tespit edilmiştir.
Optimum katkı oranının % 0,2 olduğu tespit edilmiş ve % 0,2 Ba- Zn2SnO4 nanoparçacıklarının UV ve görünür ışık altında Rhodamine B boyasını sırasıyla % 99,04 ve % 98,86 bozunuma uğrattığı görülmüştür. Fotokatalitik aktivite özellikleri ile uyumlu olarak % 0,2 Ba- Zn2SnO4 nanoparçacıklarının her iki bakteriye karşı daha yüksek antibakteriyel özellik sergilediği görülmüştür. Sonuç olarak Zn2SnO4 nanoparçacıklarının hem fotokatalitik hem de antibakteriyel aktivitesi Ba katkısı ile artırılmıştır. Ba katkılı Zn2SnO4 nanoparçacıklarının yüksek fotokatalitik ve antibakteriyel aktivitesinden dolayı diğer metal oksit yarı iletkenlere alternatif bir malzeme olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Zinc tin oxide (Zn2SnO4), which has been used ingreasingly in the recent years in photocatalytic and antibacterial studies, is considered as an important ternary semiconducting oxide material due to its good electron mobility and high electrical conductivity. However, Zn2SnO4 nanoparticles suffer from high recombination rate and limited photocatalytic and antibacterial activity under visible light. It is of great importance to investigate the ways to overcome these deficiencies.
In this thesis, it is aimed to increase the photocatalytic and antibacterial activity of Zn2SnO4 nanoparticles under visible light by doping barium element. For this purpose, the antibacterial activities of Barium-doped Zn2SnO4 nanoparticles, which were used for the first time against Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacterial strains that can cause serious infectious diseases and hospital-acquired infections, were investigated. It was determined that barium-doped Zn2SnO4 nanoparticles exhibited higher photocatalytic activity under both UV and visible light compared to pure Zn2SnO4 nanoparticles. 
It was determined that the optimum doping ratio was 0.2%. 0.2% Ba-Zn2SnO4 nanoparticles degraded Rhodamine B dye by 99.04% and 98.86%, respectively, under UV and visible light. It was observed that 0.2% Ba- Zn2SnO4 nanoparticles exhibited higher antibacterial properties against both bacteria in accordance with either their photocatalytic activity. As a result, both the photocatalytic and antibacterial activity of Zn2SnO4 nanoparticles was increased by doping Ba. It has been concluded that Ba doped Zn2SnO4 nanoparticles can be used as an alternative material to other metal oxide semiconductors due to their high photocatalytic and antibacterial activity.