TiO2 bazlı gözenekli mikrokürelerin yeni fotokatalitik proses uygulamaları
New photocatalytic process applications of TiO2 based porous microspheres
Yazar: CANSU AKDAĞ ANIT
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Metal oksit katalizörü = Metal oxide catalyst

Özet:
Tez çalışması kapsamında, eş boyutlu-gözenekli titanyum dioksit (TiO2)
mikroküreleri sentezlemek için sol-jel kalıplama yöntemi kullanılmıştır. Titanyum
dioksit mikroküreler, 6.2 μm boyutunda sodyum sülfonat (-SO3Na) bağlı eş
boyutlu-gözenekli poli(3-kloro-2-hidroksipropil metakrilat-co-etilen dimetakrilat),
poli(HPMA-Cl-co-EDMA) mikrokürelerin kalıp olarak kullanılmasıyla
sentezlenmiştir. Sol-jel kalıplama yönteminde, -SO3Na bağlı poli(HPMA-Cl-co-
EDMA) mikroküreler, titanyum klorür (TiCl4) çıkış materyali ile sulu ortamda
etkileştirilmiş ve daha sonra amonyak ile yıkanmıştır. Son basamakta ise eş
boyutlu-gözenekli titanyum dioksit mikroküreleri elde etmek için kompozit
mikroküreler kalsine edilmiştir. 3.67 μm boyutunda, özgül yüzey alanları 50-91
m2/g aralığında olan titanyum dioksit mikroküreler kalsinasyon sıcaklığının
değiştirilmesi ile elde edilmiştir. Elde edilen mikrokürelerin yüzey yapısı ve boyut
özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning Electron Microscope, SEM) ile,
yüzey alanları Branauer- Emmett- Teller (BET) ile, kristal yapıları X-Işını Kırınımı
(XRD) cihazları kullanılarak elde edilmiştir.

Titanyum dioksit mikrokürelerin fotokatalitik aktiviteleri, yaygın kullanılan bir tekstil
boyası olan metilen mavisinin fotokatalitik bozunması ile kesikli sistemde ve sürekli
sistemde belirlenmiştir. Kesikli sistemde, katalizör miktarı, kristal kompozisyonu ve
yüzey alanı, başlangıç substrat konsantrasyonu gibi koşulların; sürekli sistemde
akış hızı ve başlangıç substrat konsantrasyonu koşullarnın metilen mavisinin
fotokatalitik bozunmasına etkisi incelenmiştir. Fotokatalitik bozunma UV-vis
Spektrofotometre kullanılarak takip edilmiştir. Sonuçlar eş-boyutlu, gözenekli
titanyum dioksit mikrokürelerinin, ticari olarak kullanılan TiO2 (Degussa P25)
katalizörü ile yakın fotokatalitik aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this thesis, sol-gel templating method was used for the synthesis of
monodisperse-porous titanium dioxide (TiO2) microbeads. Titanium dioxide
microbeads were synthesized by using -SO3Na attached poly(3-chloro-2-
hydroxypropyl methacrylate-co-ethylene dimethacrylate), poly(HPMA-Cl-co-
EDMA) microbeads, 6.2 μm in size as template. In the sol-gel templating method, -
SO3Na attached-polymethacrylate microbeads were treated with the titania
precursor, titanium chloride (TiCl4) in an aqueous medium and then washed with
ammonia. In the last step, composite microbeads were calcined to obtain
monodisperse-porous titanium dioxide microbeads. Titanium dioxide microbeads
3.67 μm in size with the specific surface areas ranging between 50-91 m2/g were
obtained by changing the calcination temperature. The size distribution properties
and the surface morphology of titanium dioxide microbeads were determined by
using scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope, SEM). The
specific surface areas and crystal structures of titanium dioxide microbeads were
determined by Branauer- Emmett- Teller (BET) and X-ray Diffraction
Spectrophotometry (XRD), respectively.

The photocatalytic activities of the obtained titanium dioxide microbeads were
determined both in the batch system and continuous systems. The impacts of
catalyst amount, crystal composition, spesific surface area and initial substrate
concentration were examined in the batch system while the effects of flow rate and
initial substrate concentration were investigated in the continuous system. The
photodegredation was followed by using UV-vis Spectrophotometer. The results
showed that the photocatalytic activity of the obtained monodisperse-porous
titanium dioxide microbeads is similar with TiO2 (Degussa P25), which is a
commercial catalyst.