3d geçiş metali katkılı silisyum karbür  yüzeyinde karbondioksit yakalama
Carbon dioxide capture on 3d transition metal doped silicon carbide surface
Yazar: ELİF GÜMÜŞ VURUCU
Danışman: DOÇ. DR. HİLAL KÜÇÜK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Küresel ısınmaya yol açan sera gazı emisyonları son yılların en önemli araştırma konularından biridir. Özellikle fabrika bacalarından salınan karbondioksit ve azot gazı, atmosferde daha fazla güneş ışığını hapsederek dünya sıcaklığının artmasına neden olmaktadır. SiC (silisyum karbon) nano yapısı üstün kararlılığı ,güçlü ısıl iletkenliği,yüksek doyma oranları ve geniş bant aralıklı yarı iletkenliği nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Bu çalışmada, yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak çeşitli konfigürasyonlarda 3d geçiş metalleri SiC yüzeyine katkılanmıştır. Kararlı yapılar seçilerek yapıların elektronik özellikleri incelenmiştir. Geçiş metallerinden Cr, Mn, Zn'nin yüzeyde kararlı durmadığı görülmüştür.Hesaplamalarımız sonucunda metallerimizin atom numarası arttıkça adsorpsiyon enerjisi azaldığı görülmektedir. CO2 yakalamak için ideal adsorpsiyon enerjimizin -0,2 eV ile -0,8 eV aralığında olması beklenmektedir.Bu aralıktaki Bacadan çıkan gazlar özellikle konstantre olduğundan azot gazının adsorpsiyon sistemi de incelenmiştir. N2 ve O2 içinde en  uygun yüzeyi araştırdık. Karbondioksit Sc, Ti, V, Co katkılanmış yüzeyde kimyasal olarak bağlanmıştır (adsorpsiyon enerjisi  > -1.5 eV). Ayrıca N2 ve O2  molekülünün yüzeye güçlü bir şekilde bağlandığı gözlemlenmiştir. Sonuçlarımız Demir(Fe) ve Nikel(Ni) katkılı Silisyum Karbür 'ün CO2 yakalamak için umut verici bir malzeme olduğunu gösterir.

Abstract:
Greenhouse gas emissions leading to global warming are one of the most important research topics of recent years. Carbon dioxide and nitrogen gas, especially released from factory chimneys, cause the temperature of the world to increase by trapping more sunlight in the atmosphere. SiC (silicon carbon) nanostructure has attracted great attention due to its superior stability, strong thermal conductivity, high saturation rates, and wide band gap semiconductivity. In this study, 3d transition metals were doped onto the SiC surface in various configurations using density functional theory. Stable structures were selected and the electronic properties of the structures were examined. It was observed that Cr, Mn, Zn from the transition metals did not remain stable on the surface. As a result of our calculations,it is seen that the adsorption energy decreases as the atomic number of our metals increases.Our ideal adsorption energy for capturing CO2 is expected to be in the range of -0,2 eV to -0,8 eV. Since the gases coming out of the chimney in this range are particularly concentrated, the adsorption system of nitrogen gas was also examined.We investigated the most suitable surface for N2 and O2. Carbon dioxide is chemically bound on the surface doped with Sc,Ti,V,Co (adsorption energy > -1,5 eV).It was also observed that N2 and O2 molecules were strongly bound to the surface. Our results indicate that Iron (Fe) and Nickel(Ni) doped Silicon Carbide is a promising material for CO2 capture