SnO2 nanopartiküllerinin sentezi, karakterizasyonu ve metilen mavisi boyası ile zehirli krom(VI) ağır metali gideriminde fotokatalitik aktivitesinin incelenmesi
Synthesis and characterization of SnO2 nanoparticles and photocatalytic activitiy study in methylene blue dye and toxic chromium(VI) heavy metal
Yazar: MUHAMMED HÜSEYİN ORHAN
Danışman: PROF. DR. HANDAN KAMIŞ
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Endüstriyel atık su = Industrial waste water

Özet:
Fotokatalizörler zehirli atıkları zehirsiz organik veya inorganik bileşenlere çevirmektedir. En çok bilinen fotokatalizör olan TiO2 yüksek rekombinasyon hızı ve uyarılması için yüksek enerjili ışık kaynağı gerektirmesi sebebiyle düşük verimli bir fotokatalizör olarak bilinmektedir. İyi bir fotokatalizör kolayca uyarılabilmeli ve rekombinasyon hızı düşük olmalıdır. Bu bağlamda bilim insanları yeni fotokatalizörlere yoğunlaşmıştır. SnO2 n-tipi bir yarı iletken fotokatalizördür ve elektron yoğunluğu boşluk yoğunluğuna göre yüksek olması sebebiyle dikkat çekmiştir.

Bu çalışmada, SnO2 nanopartikülleri sulu ortamda dietilen glikol varlığında basit kimyasal çöktürme metoduyla ilk defa sentezlenmiştir. Yapısal, kimyasal ve morfolojik özellikleri FT IR, XRD, SEM ve EDX yöntemleriyle incelenmiştir.

Sentezlenen SnO2 nanopartiküllerinin fotokatalitik aktivitesi UV ve halojen ışık altında, metilen mavisi boyası ve zehirli krom(VI) çözeltileri varlığında spektrofotometrik yöntem ile incelenmiştir. Metilen mavisi boyasının gideriminde fotokatalizörün aktivitesi 20 dakikalık UV ışıma sonucu %100'e ulaşırken halojen ışık altında 120 dakika sonunda %94 verime ulaşmıştır. Zehirli krom(VI)'nın zehirsiz Cr(III)'e indirgenmesi için UV ışık altında10 dakika gibi kısa bir sürede %100 verime ulaşılırken, halojen ışık altında bu verim 120 dakikada %93 olmuştur. Metilen mavisi boyası için katalizör yüklemesi 0,6 g/L olarak bulunurken, krom(VI) için en uygun katalizör yüklemesi 0,4 g/L olarak belirlenmiştir. Katalizörlerin tekrar kullanımdaki aktivitelerini tespit etmek için beşer defa deneyler tekrarlanmış ve sentezlenen fotokatalizörün kararlı olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Fotokatalizör, Krom(VI), metilen mavisi, SnO2, tekstil atık suları arıtımı

Abstract:
Photocatalyst; convert toxins to non-toxin organic and inorganic compounds. The most known photocatalyst TiO2 is a low efficient photocatalyst owing to its fast recombination rate and needed high energetic photon to excite. An efficient photocatalyst should be excited easily with low energy and after excited, having slow recombination rate. In this context scientists focused on new photocatalysts. Tin dioxide (SnO2) is n-type semiconductor photocatalyst. 

In this work, SnO2 nanoparticles have been successfully synthesized in aqueous medium in the presence of diethylene glycol via simple chemical precipitation method for the first time. The structural, morphological and chemical characterizations were investigated by using FT IR, XRD, SEM and EDX methods.

The photocatalytic activity of the synthesized material was investigated by the decolorization of methylene blue dye and reduction of toxic chromium(VI) to non-toxic sample under UV or halogen light irradiation as followed by spectrophotometric monitoring at room temperature. The decolorization efficiency of MB dye solution after 20 min exposure time is 100% under UV light where efficiency of SnO2 is 94% after 120 min under visible light irradiation. Photocatalyst load is a little amount of photocatalyst (0.6 g/L). The reduction efficiency of chromium(VI) after 10 min exposure time is 100% under UV light where efficiency of SnO2 is only 93% after 120 min under visible light irradiation. Photocatalyst load is a little amount of photocatalyst (0.4 g/L). At the end, reusage tested 5 times and it shows that our photocatalyst is stable.

Keywords: chromium(VI), methylene blue, photocatalysis, SnO2, textile wastewater treatment