Geçiş elementi katkılı BiVO4 katalizörlerinin geliştirilmesi, karakterizasyonu ve fotokatalitik etkinliklerinin incelenmesi
Development and characterization of transition metal doped BiVO4 catalysts and investigation of their photocatalytic activities
Yazar: SALİHA KUNDUZ
Danışman: DOÇ. DR. GÜLİN SELDA POZAN SOYLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bizmut = Bismuth ; Fenoller = Phenols ; Hidrojen peroksit = Hydrogen peroxide ; Karakterizasyon = Characterization ; Metal oksitler = Metal oxides

Özet:
Bu projede, atıksularda bulunan organik kirleticilerin, UV ve özellikle görünür ışık altında etkili olabilecek, geçiş elementleriyle iyileştirilmiş hibrit kompozit BiVO4 katalizörleri ile kısa sürede daha az zararlı bileşiklere dönüştürülmesi veya tam mineralizasyonu amaçlanmıştır.
Bu amaçla, hidrotermal yöntem ile saf BiVO4 katalizörleri sentezlenmiş ve bzunma etkinliğini iyileştirmek için yapıya bazı metal oksit (Fe2O3, Co3O4, NiO, CuO) katkısı yapılmıştır.  Katalizör hazırlama aşamasında katalizörü oluşturan maddelerin ağırlıkça yüzdeleri, çözelti pH'ı, reaksiyon süresi ve sıcaklığı, gibi değişkenler göz önünde bulundurulmuştur.  Ayrıca ışık şiddeti, katalizör miktarı, H2O2 miktarı, başlangıç reaktan konsantrasyonu gibi bazı parametreler de reaksiyon kinetiği açısından dikkate alınmıştır.  XRD, BET, FT-IR, SEM, DRS ve PL analizleri ile katalizörlerin optik ve yapısal özellikleri belirlenmiştir.
Fotokatalitik bozunma sonrası elde edilen ürün konsantrasyonları yüksek basınçlı sıvı kromatografisi (HPLC) ve gaz kromatografisi-kütle spektroskopisinde (GC-MS) takip edilmiş ve bozunma hızları hesaplanarak katalizör aktiviteleri karşılaştırılmıştır.  Güneş ışığı varlığında, BiVO4(2-100)-7CuO katalizörü ile 45 dakikada %100 fenol bozunması ile tam mineralizasyon gerçekleştiği görülmüştür.

Anahtar kelimeler: BiVO4, metal oksit, fotokatalitik, karakterizasyon, H2O2.

Abstract:
The aim of this project is total mineralization of organic pollutants found in waste waters or to convert them less harmful products with hybrid composite BiVO4 catalysts improved with the transition elements to be effective under UV and especially visible light in short reaction times.
For this purpose, pure BiVO4 catalysts by facile hydrothermal method, metal oxide doped (Fe2O3, Co3O4, NiO, CuO) catalysts via solid state dispersion method were prepared.  During catalyst preparation stage, specific features of the catalysts and their percent of weight, pH of the solution, reaction time and temperature were considered.  Moreover, some other parameters like light intensity, the amount of catalyst, amount of H2O2 and initial input concentration were considered for reaction kinetics.  The optical and structural properties of catalysts were determined by XRD, BET, FT-IR, SEM, DRS and PL techniques.
The main intermediates in photocatalytic degradation were analyzed in high pressure liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS).  The degradation reaction rates were calculated and the activities of catalysts were compared.  A complete mineralization was obtained with 100% phenol degradation in 45 minutes by BiVO4(2-100)-7CuO catalyst under natural sunlight.

Keywords: BiVO4, metal oxide, phenol, characterization, H2O