Nano yapılı TiO2 filmlerin üretilmesi, karakterizasyonu ve sensör özelliklerinin incelenmesi
Production, characterization and investigation of sensor properties of nano-structured TiO2 films
Yazar: OZAN YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET FARUK EBEOĞLUGİL
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Çevresel faktörlerin izlenmesi gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Bu ihtiyaç, hassas, güvenilir ve gerçek zamanlı sensörlerin geliştirilmesini zorunlu kılmıştır. Çevresel gazların varlığını veya konsantrasyonunu tespit ederek, zehirli gazların tespiti, emisyon ölçümü, gaz kaçaklarının belirlenmesi, hava kalitesinin iyileştirilmesi, sağlık sektöründeki nefes takibi, gıda sektöründeki gıda bozulma tespitleri içinse gaz sensörlerine ihtiyaç vardır. Kuşkusuz, mevcut gazlar arasında dünyanın karbon döngüsünde önemli bir rol oynayan karbondioksit gazının tespiti de büyük bir öneme sahiptir. Bu tezin amacı titanyum dioksit malzemesinin nanoyapılı ince filmlerin anotlama yöntemiyle üretilmesi ve ardından bu malzemelerin kullanılarak karbondioksit gazının optik açıdan ölçülmesi üzerinedir. Öncelikle farklı üretim parametreleri ile anotlama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Elektrolit tipinin, sürenin ve voltajın etkileri yüzey yapısı, absorbans özellikleri açısından incelenmiştir. Ardından elde edilen anotlama sonuçlarına dayanarak nano yapılı titanium oksit filmlerin karbondioksit gazına olan hassasiyeti fotolüminesans cihazı ile belirlenmiştir. Titanyum dioksit yüzeylerine 1-hidroksi-3,6,8-pirentrisülfonatın boyasının uygulanması yapılarak ölçüm hassasiyetinin 8,5 kat artması sağlanmıştır. Hassasiyet, sensör malzemelerinin farklı karbondioksit konsantrasyonlarına maruz bırakılarak ölçülen floresans yoğunluğu ile ilişkilendirilerek test edilmiştir. Filmlerin kristalografik yapısı, yüzey morfolojisi ve optik özellikleri sırasıyla XRD, SEM ve UV-vis spektrumu ile araştırıldı. Numunelerin ıslanabilirliği temas açısı ölçüm ekipmanı ile belirlendi. Filmlerinin absorbans özellikleri, ultraviyole ışınımı altında metilen mavisinin bozuması ile test edildi. Anotlama titanyum dioksit filmlerin karbondioksit gazına duyarlılıkları tespit edilmiştir.

Abstract:
Monitoring environmental factors is becoming more important day by day. This need has necessitated the development of sensitive, reliable and real-time sensors. Gas sensors are needed for the detection of toxic gases by detecting the presence or concentration of environmental gases, emission measurement, detection of gas leaks, improvement of air quality, breath monitoring in the healthcare sector, and food spoilage detection in the food sector. Undoubtedly, the detection of carbon dioxide gas, which plays an important role in the world's carbon cycle, is of great importance 
among the existing gases. The aim of this thesis is to produce nanostructured thin films of titanium dioxide material by anodizing method and then to optically measure carbon dioxide gas using these materials. First of all, anodizing studies were carried out with different production parameters. The effects of electrolyte type, time and voltage were 
examined in terms of surface structure and absorbance properties. Then, based on the anodization results obtained, the sensitivity of nanostructured titanium oxide films to carbon dioxide gas was determined with a photoluminescence device. By applying 1-hydroxy-3,6,8-pyrentrisulfonate dye to titanium dioxide surfaces, measurement sensitivity was increased by 8.5 times. Sensitivity was tested by correlating the fluorescence intensity of the sensor materials measured by exposing them to different concentrations of carbon dioxide. The crystallographic structure, surface morphology and optical properties of the films were investigated by XRD, SEM and UV-vis spectrum, respectively. The wettability of the samples was determined by contact angle measurement equipment. The absorbance properties of their films were tested by the degradation of methylene blue under ultraviolet irradiation. The sensitivity of anodized titanium dioxide films to carbon dioxide gas has been determined