TiO2 ince filmlerin fotokatalitik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of photocatalytic properties of TiO2 thin films
Yazar: ALİ ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. SUAT PAT
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Titanyum dioksit = Titanium dioxide ; Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films

Özet:
Tekstil, kağıt ve diğer bazı endüstrilerden çıkan atık sular, biyolojik olarak kolayca parçalanamayan artık boyalar içerir. Gelişmiş Oksidasyon İşlemleri (GOİ' ler), atık su ve atık sulardaki boyaların ve diğer birçok organik maddenin imha edilmesinin alternatif teknikleridir. Bu işlemler genellikle, kirleticilerin oksidatif bozunması için UV/H2O2, UV/O3 veya UV/Fenton' un reaktifini içerir. Yarı iletken fotokataliz, boya kirleticilerine bozunmaları için uygun şekilde uygulanabilen geliştirilmiş bir oksidasyon işlemidir.
Metal oksit fotokatalistleri, çevresel organik kirleticilerin bozunmasına ve güneş enerjisinin kullanılabilmesine olanak sağladığı için artan bir ilgi görmektedir. Titanyum dioksit (TiO2), düşük maliyeti, düşük toksisitesi, fotokatalitik aktivitesi, konservatif doğası ve ışık aydınlatmasına karşı kararlı olması nedeniyle önemli yarı iletkenlerden biridir. Bu özelliklere ek olarak, organik materyalleri fotokatalitik ayrıştırma yeteneği çevre endüstrisinde, yani organik kirletici arıtmada uygulanmıştır. Anataz, daha yüksek fotokatalitik aktiviteye sahiptir ve diğer iki TiO2 formuna göre daha fazla çalışılmıştır. Bununla birlikte, TiO2' nin geniş bant aralığı (3.2 eV) ve yüksek elektron boşluk rekombinasyon oranı kullanımını sınırlar. TiO2, fotokataliz reaksiyonu için iyi yarı iletkenlerden biridir. Kimyasal ve biyolojik olarak etkisizdir; kimyasal korozyon ve foto-korozyon açısından stabil ve ucuzdur. TiO2 su ile temas ettiğinde, yüzeyi hidroksile olur ve hidroksil grupları, organik bileşiklerin çoğunu CO2 ve mineral asitlere oksitleyebilen güçlü hidroksil radikalinin kaynağıdır.
Bu tez çalışmasında cam altlıklar üzerine nano boyutlu TiO2 ince filmler Termiyonik Vakum Ark Sistemi kullanılarak oluşturulmuştur ve fotokatalitik özellikleri incelenmiştir.

Abstract:
Wastewater from textile, paper, and some other industries contains residual dyes that are not readily biodegradable. Advanced Oxidation Processes (AOPs) are alternative techniques for destroying dyes and many other organic materials in wastewater. These processes usually involve the reagent of UV/H2O2, UV/O3 or UV/Fenton for oxidative degradation of pollutants. Semiconductor photocatalysis is a newly developed advanced oxidation process that can be properly applied to dye contaminants to degrade.
Metal oxide photocatalysts have received increasing attention due to their possible application to the degradation of environmental organic pollutants and conversion of solar energy. TiO2 is one of the most important semiconductors due to its low cost, low toxicity, photocatalytic activity, conservative nature and stability against light illumination. In addition to these properties, the ability to photocatalytic decomposition of organic materials has been applied in the environmental industry, namely organic pollutant treatment. Anatase has higher photocatalytic activity and has been studied more than the other two forms of TiO2. However, the wide band gap (3.2 eV) and high electron-hole recombination ratio of TiO2 limit its use. Titanium dioxide (TiO2) is one of the best semiconductors for photocatalysis reaction. It is chemically and biologically ineffective; stable in terms of chemical corrosion and photo-corrosion; and it is cheap. In addition, when TiO2 comes into contact with water, its surface is hydroxylated and the hydroxyl groups are the source of the strong hydroxyl radical, which can oxidize most organic compounds to CO2 and mineral acids.
In this thesis, nano-sized TiO2 thin films on glass substrates were created by using the Thermionic vacuum arc system and their photocatalytic properties were investigated.