Metal katkılı ve kompozit ZnO nanokatalizörlerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Developments and applications of metal doped and composite nanocatalysts
Yazar: NURAY GÜY
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ÖZACAR
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, çinko oksit esaslı yarıiletken fotokatalizörlerin geliştirilmesi
hedeflenmiştir. Bu amaçla, farklı katkılama ve sentez metotları ile metal katkılı ve
ZnO esaslı yarıiletken metal oksit yapıları sentezlenmiş ve fotokatalitik özellikleri
araştırılmıştır. Çalışma beş ayrı kısım halinde yürütülmüştür.
İlk kısımda, farklı katkılama yöntemleri kullanılarak palladyum ZnO'ya katkılanmış
ve XRD, FE-SEM ve DRS teknikleri ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiş ve UV
ışıma altında fotokatalitik etkinlikleri karşılaştırılmıştır.
İkinci kısımda, ilk kısımda belirlenen en etkili katkılama yöntemi olan bor hidrür
indirgeme metodu ile ZnO'ya Au, Ag ve Pd soy metalleri katkılanarak XRD, FESEM,
DRS ve FMR teknikleri ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Kongo
kırmızısı boyasının UV ışıma altında fotokatalitik bozunması üzerine katkılanan soy
metal türünün etkisi karşılaştırılmıştır.
Üçüncü kısımda, literatürde yer almayan tanin bazlı çinko ferrit/çinko oksit nano
kompozit fotokatalizörler solvotermal yöntemle sentezlenmiştir. Görünür ışıma
altında ZnO'nun fotokatalitik etkinliği üzerine çinko ferrit ve tanin yapılarının etkisi
araştırılmıştır.
Dördüncü kısımda, görünür ışık altında fotokatalitik açıdan aktif olan manyetik
olarak ayrılabilen Ag3PO4/Fe3O4/ZnO fotokatalizörleri hazırlanarak indigo karmin
boyasının bozunmasında kullanılmıştır.
Beşinci kısımda, Ag/Ag2CrO4/ZnO plazmonik fotokatalizörler hazırlanarak görünür
ışık altında indigo karmin boyasının bozunmasında fotokatalitik etkinlikleri
incelenmiştir.
Çalışmalar sonucunda metal katkılı ve yarıiletken metal oksit ZnO fotokatalizörlerin
daha pratik ve ucuz şekilde hazırlanıp, atık su arıtımında başarıyla kullanılabileceği
görülmüştür. Ayrıca taninin ZnO'nun fotokatalitik aktivite üzerine olumlu sonuçlar
gösterdiği de bulunmuştur. Magnetik malzemeler ile katkılanması ZnO'ya magnetik
özellik kazandırılarak boya süspansiyonlarından kolaylıkla ayrılarak tekrar
kullanılabilirliği de atıksu arıtımı uygulamalarında bir avantaj olarak
düşünülmektedir. Gümüşün yüzey plazmonik rezonansı, ve Ag2CrO4'ün düşük bant
boşluğu enerjisi, ZnO'nun fotokatalitik performansını önemli ölçüde artırmıştır.

Abstract:
In this study, it was aimed to develop zinc oxide based semiconductor photocatalysts.
For this purpose, metal doped and semiconductor metal oxide ZnO structures were
synthesized by different doping and synthesis methods and their photocatalytic
properties were investigated. The study was conducted in four separate sections.
In the first part, palladium was doped into ZnO using different doping methods and
characterized by XRD, FE-SEM and DRS techniques and their photocatalytic
activities under UV irradiation were compared.
In the second part, noble metals such as Au, Ag and Pd were doped into ZnO by the
borohydride reduction method and the photocatalysts were characterized by XRD,
FE-SEM, DRS and FMR techniques.
In the third part, tannin-based Zinc Ferrite/Zinc Oxide nanocomposite photocatalysts
which are not included in the literature were synthesized by solvothermal method.
The effect of zinc ferrite and tanin structures on the photocatalytic activity of ZnO
under visible radiation was investigated.
In the fourth part, magnetic Ag3PO4/Fe3O4/ZnO, which are active under visible light,
have been used for the degradation of indigo carmin dye.
In the fifth section, Ag/Ag2CrO4/ZnO plasmonic photocatalysts were prepared and
investigated for photocatalytic activity in the degradation of indigo carmin dye under
visible light.
As a result of the studies, metal-doped and semi-conductive metal oxide ZnO
photocatalysts could be prepared more cheaply and practically and successfully used
in wastewater treatment. It was also found that the tannin showed positive results on
the photocatalytic activity of ZnO. The addition of magnetic materials to ZnO is
considered to be an advantage in applying wastewater treatment to re-usability by
easily separating ZnO from its dye suspensions by imparting magnetic properties.
The surface plasmonic resonance of silver, and the low band gap energy of Ag2CrO4,
significantly increased the photocatalytic performance of ZnO.