Chevrel faz bileşiklerinin hidrojen üretim potansiyellerinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi ile incelenmesi
Investigation of hydrogen production potentials of Chevrel phase compounds by density functional theory
Yazar: TUĞÇE SEVİNÇ DAĞ
Danışman: PROF. DR. YASEMİN ÇİFTCİ ; DOÇ. DR. GÖKHAN SÜRÜCÜ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu araştırmanın temel amacı, MxMo6Ch8 kimyasal formülü ile karakterize edilen NixW6Se8 (x = 1, 2, 3, 4) Chevrel fazlarında fotokatalitik suyun ayrıştırılması potansiyelini araştırmaktır. Bu formülde M bir metali ve Ch bir kalkojeni temsil eder ve x değerleri 0 ila 4 arasında değişebilir. Bu çalışmada NixW6Se8 (x = 1, 2, 3 ,4) Chevrel fazları Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi (DFT) kullanılarak incelenmiştir. Fotokatalitik suyun ayrıştırılmasının araştırılmasıyla ilgili olduğu için, toprakta bol miktarda bulunan elementlerin dahil edilmesi analizde çok önemli bir faktördür. Bu bileşiklerin elektronik özellikleri, termodinamik, mekanik ve dinamik kararlılıkları ile birlikte hesaplanmıştır. Fotokatalitik suyun ayrıştırılması kapsamında, 1,23 eV'nin altındaki enerji seviyelerine sahip bant aralıkları dikkate alınmamıştır. İletim bandı ve valans bandı seviyelerinin değerlendirilmesi, verimli fotokatalitik suyun ayrıştırılmasında kullanılan malzemelerin indirgenme ve yükseltgenme potansiyellerini incelemek için yapılır. Seçilen bant aralıklarının yanı sıra iletim bandı ve valans bandı seviyeleri analiz edildiğinde, NiW6Se8'in hem indirgeme hem de oksidasyon reaksiyonlarını gerçekleştirmek için gerekli özelliklere sahip olduğu ortaya çıkmaktadır. Aksine, Ni2W6Se8'in yalnızca indirgeme reaksiyonu için uygun bir malzeme olduğu bulunmuştur. Bu tez, mevcut literatüre göre, NixW6Se8 Chevrel fazları kapsamlı bir şekilde araştıran ve fotokatalitik suyun ayrıştırılması amacıyla uygulanabilir bir bileşik tespit eden ilk çalışmayı temsil etmektedir.

Abstract:
The primary goal of this research is to investigate the potential of photocatalytic water splitting in NixW6Se8 (x = 1, 2, 3, 4) Chevrel phases, which are characterized by the chemical formula MxMo6Ch8. In this formula, M represents a metal and Ch represents a chalcogen and the values of x can range from 0 to 4. The NixW6Se8 (x = 1, 2, 3, 4) Chevrel phases are investigated using Density Functional Theory (DFT) in this study. Including earth-abundant elements is a crucial factor in the analysis, as it pertains to the investigation of photocatalytic water splitting. The electronic properties of these compounds are computed in conjunction with thermodynamic, mechanical, and dynamic stabilities. In the context of photocatalytic water splitting, band gaps with energy levels below 1,23 eV are disregarded. The evaluation of the conduction and valence band levels is undertaken to investigate the reduction and oxidation potentials of materials used in efficient photocatalytic water splitting. Upon analyzing the chosen band gaps, as well as the conduction and valence band levels, it becomes apparent that NiW6Se8 possesses the necessary characteristics to facilitate both reduction and oxidation reactions. Conversely, Ni2W6Se8 is found to be a suitable material solely for the reduction reaction. This thesis represents the first study, as per the available literature, to comprehensively investigate NixW6Se8 Chevrel phases and ascertain a viable compound for the purpose of photocatalytic water splitting.