Katkılı ve katkısız TİO2 nanotellerin üretilmesi ve gaz algılama özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of doped and undoped TİO2 nanowi̇res and investigation of gas sensing properties
Yazar: ASUMAN CENGİZ
Danışman: PROF. DR. ZAFER ZİYA ÖZTÜRK
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Kimya = Chemistry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, katkılı ve katkısız titanyum dioksit (TiO2) nanoyapılar hidrotermal yöntem ile üretilmişlerdir. Üretilen katkılı ve katkısız TiO2 nanoyapılar, yaklaşık 150-300 nm çapında ve 2,5 μm boyunda olup nanotel şeklinde indiyum tin oksit kaplı cam altlık, flor katkılı kalay oksit ince film kaplı cam altlık ve sadece cam altlıklar üzerinde üretilmişlerdir. TiO2 nanoteller nikel (Ni), kobalt (Co), bakır ve (Cu) gibi farklı metaller ile katkılanmışlardır. Katkılama işlemi gerçekleştirilirken nanotel formunun bozulmaması için katkı yüzdesi azami olarak 2% olarak sınırlandırılmıştır. Elde edilen katkılı ve katkısız metal oksit nanoyapıların yapısal ve yüzey karakterizasyon işlemleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X ışınları kırınımı spektroskopisi (EDX) ile gerçekleştirilmiştir. Elektriksel karakterizasyon ve sensör testlerini gerçekleştirmek için cam altlık üzerinde bulunan katkılı ve katkısız TiO2 nanotellerin üzerine ısıl buharlaştırma yöntemi ile altın (Au) interdijital elektrot (IDT) yapısı kaplanmıştır. Elektriksel karakterizasyon ve sensör ölçümleri atmosfer koşulları ve sıcaklığı kontrol edilebilen ölçüm hücresinde gerçekleştirilmiştir. Katkılı ve katkısız TiO2 nanotellerin gaz algılama özelliklerini incelemek için üretilen numuneler farklı sıcaklık ve farklı konsantrasyonlarda uçucu organik bileşiklere ((VOCs), Kloroform, İzopropil alkol, CCl4, Etanol ve Metanol) ve zararlı ve patlayıcı özelliğe sahip gazlara (azot dioksit (NO2) ve hidrojen (H2)) karşı test edilmiştir. Sensör testlerinde üretilen örneklerin etanol, metanol, H2 ve CCl4'e karşı cevap verdiği gözlemlenmiştir. TiO2 nanotellerin farklı metaller ile katkılanması ile birlikte sensör cevabı, cevap süresi ve geri dönüş süresi gibi sensör özelliklerinin iyileştirildiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this work, doped and undoped titanium dioxide (TiO2) nanostructures were fabricated by hydrothermal method. This doped and undoped titanium dioxide nanostructures were produced on indium tin oxide coated glass substrate (ITO), fluorine doped tin oxide coated glass substrate (FTO), silicon wafer (Si) and uncoated glass substrate as nanowires which have approximately 150-300 nm diameter and 2,5 μm length. TiO2 nanowires were doped various metals as Nickel (Ni), Cupper (Cu) and Cobalt (Co). While doping operation was carried out, doping amounts mostly as 2% were limited to incase nanowires form break down. The structure and surface characterization's operations of this given doped and undoped metal oxide nanostructures were made via Scanning Electron Microscope (SEM) and X-Ray Diffraction Spectroscopy (EDX). Because electrical characterizations and sensor tests carrying out, the gold interdijital electrodes was coated with thermal evaporation on glass substrate which was on doped and undoped TiO2 nanowires. Electrical characterizations and sensor measurements were realized in measurement cell that can be control atmospheric conditions and temperature. The produced samples for investigating of gas sensing properties of doped and undoped nanowires were tested against to vapour compound component ((VOC), Chloroform, İzopropile alchole, CCl4, Ethanol and Methanol) and which has hazardous and exploitive properties as nitrogen (NO2) and  hydrogen (H2). In sensor test, the samples gave response to hydrogen, CCl4, Ethanol and Methanol. Together with TiO2 nanowires doped with various metal, in sensor response, response time and recovery time were observed improvement.