ZnO üzerine farklı oranlarda CuO ve/veya CoO katkılandırılmış nanokompozitlerin morfolojik, yapısal, optiksel ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of morphological, structural, optical and dielectric properties of CuO and/or CoO doped nanochomposites at different ratio on ZnO
Yazar: SİNEM KAYAR
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR ÖZER
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tezde, birlikte çöktürme yöntemiyle Zn1-xCuxO (0 ≤ x ≤ 0.10), Zn1-xCoxO (0 ≤ x ≤ 0.10), Zn0.95-xCu0.05CoxO (0 ≤ x ≤ 0.05) ve Zn0.95-xCo0.05CuxO (0 ≤ x ≤ 0.05) metal oksit nanokompozitler sentezlendi. Metal oksit nanokompozitlerin yapısal, morfolojik, kompozisyon ve optik özellikleri XRD, SEM, EDS, XPS, Raman spektroskopisi ve UV-Vis absorpsiyon spektroskopisi gibi ölçüm metodları kullanılarak yapıldı. ZnO içerisine farklı oranlarda CuO ve/veya CoO katkılandırılmış nanokompozitlere ait XRD desenlerindeki tüm kırınımların ZnO'in standart altıgen (hegzagonal) wurtzit yapısı ile uyumlu olduğu görülmektedir. XRD desenlerinden hesaplanan metal oksit nanokompozitlerin ortalama partikül boyutlarının 22,0–34,5 nm aralığında olduğu bulunmuştur. SEM görüntüleri, homojen ve üniform olarak dağılmış parçacıkların genellikle küresel olduğunu göstermektedir. Fakat SEM sonuçlarından %10 Co katkılandırmalı ZnO nanopartiküllerin morfolojisini küreselden yaprak benzeri şekle değiştirdiği gözlenmiştir. EDS spektrumları beklenen stokiyometri ile örneklerde Cu ve/veya Co varlığını teyit etmektedir. Raman spektroskopisi sonuçları, Cu ve Co katkısının ZnO'in wurtzit yapısını değiştirmediğini doğrulamaktadır. UV-Görünür spektrumları iyi eksitonik absorpsiyon piklerini göstermektedir. Bant boşluğu enerjilerinin 3,15-3,57 eV arasında olduğu bulunmuştur. Deneysel sonuçlar CuO ve CoO katkılandırılmış örneklerde frekansın artışı ile kapasitans ve dielektrik sabitlerinin azaldığını göstermektedir.

Abstract:
In this thesis, Zn1-xCuxO (0 ≤ x ≤ 0.10), Zn1-xCoxO (0 ≤ x ≤ 0.10), Zn0.95-xCu0.05CoxO (0 ≤ x ≤ 0.05) and Zn0.95-xCo0 05CuxO (0 ≤ x ≤ 0.05) metal oxide nanocomposites are synthesized by co-precipitation method. The structural, morphological, compositional and optical properties of metal oxide nanocomposites were done using the measurement methods such as XRD, SEM, EDAX, XPS, Raman spectroscopy and UV–Vis absorption spectroscopy. It is seen that all diffractions in XRD patterns of CuO and/or CoO-doped nanocomposites at different ratios to ZnO are compatible with the standard hexagonal wurtzite structure of ZnO. The average particle size of the metal oxide nanocomposites calculated from the XRD patterns were found to be in the range of 22.0–34.5 nm.  SEM images shows that homogeneous and uniformly dispersed particles are generally spherical. However, from the SEM results, it was observed that 10% Co doping changed the morphology of ZnO nanoparticles from spherical to leaf-like shape. EDAX spectra confirms the presence of Cu and/or Co in the samples with expected stoichiometry. Raman spectroscopy results confirm that Cu and Co dopant has not altered the wurtzite structure of ZnO. UV–Visible spectra show well excitonic absorption peaks. The band gap energies are found to values between 3.15–3.57 eV. The  experimental  results  indicate  that  capacitance and dielectric constants decreases  with  increase  in  frequency  at the CuO and CoO doped samples.