Çinko oksit yardımıyla fotoaktif malzeme geliştirilmesi ve foto-korozyon
Development of photoactive material using zinc oxide and photo-corrosion
Yazar: NUR KICIR
Danışman: DOÇ. DR. TUNÇ TÜKEN
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, ZnO ince filmler elektrokimyasal yolla ITO (indiyum kalay oksit) kaplı cam yüzey üzerine çöktürülmüştür. Çöktürme işlemi için uygun potansiyel ve akım yoğunluğu değerlerinin belirlenmesi amacıyla dönüşümlü voltametri ve galvonastatik yöntemlerden yararlanılmıştır.ZnO filminin fiziksel-kimyasal özellikleri çöktürme parametreleri yardımıyla değiştirilmeye çalışılmıştır. Çöktürme parametrelerinin ZnO film morfolojisi üzerine etkisi, SEM, EDX, XRD ve AFM analizleri yardımıyla aydınlatılmaya çalışılmıştır. Yarı iletken malzemelerin bant aralıkları UV-vis. ölçümleri yardımı ile belirlenmiştir. Bu sayede bant aralığının katalitik etkinlik üzerine etkisi incelenmiştir. Mott-Schottky analizleri yardımıyla, elektronik özellikler ve çöktürme parametreleri arasındaki ilişki tartışılmıştır.Hazırlanan yarı iletken elektrotların katalitik etkilerinin belirlenebilmesi amacıyla bir foto elektrokimyasal hücrede, karanlıkta ve ışık altında (gün ışığını simüle etmek amacıyla) dönüşümlü voltametri çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca elde edilen ZnO filmlerin foto-korozyona karşı dayanımlarının incelenmesi amacıyla Elektrokimyasal Impedans Spektroskopi (EIS) çalışmaları yapılmıştır.Çalışma sonunda, hazırlanan tüm ZnO filmlerin n-tipi yarı iletken özellikte ve bant aralıklarının da 3,3 eV dolayında olduğu belirlenmiştir. -0,9 ve -1,1 V' da 10 dakika süre ile çöktürme yapılarak elde edilen ZnO filmlerin, daha iyi katalitik etkinlik gösterdiği belirlenmiştir. Ancak bu filmlerin, UV ışığına maruz kaldıklarında, foto-korozyon kolayca gerçekleşmiş ve katalitik etkinliklerinde azalma olmuştur. Daha negatif çöktürme potansiyeli ile tanecik boyutunun daha büyük olduğu, elde edilen ZnO filminin daha düşük katalitik etkinlik gösterdiği ve foto-korozyona karşı daha düşük kararlılığa sahip olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, ZnO thin films were deposited on ITO (indium tin oxide) coated glass substrate by electrochemical route. Cyclic voltammetry and galvanostatic studies were carried out to determine the suitable potential and current density values.Physical-chemical properties of ZnO films tried to be changed with the help of the deposition parameters. The effect of the deposition parameters on the morphology of ZnO film were characterized by SEM, EDX, XRD and AFM analysis studies. Also, energy band gap values were determined by UV-Vis measurements. In this way, the effect of band gap on the catalytic activity is investigated. With the help of Mott-Schottky analysis, the relationship between electronic properties and deposition parameters are discussed.In order to determine the catalytic efficiency, cyclic voltammetry studies was carried out in a photo electrochemical cell under dark and illuminated conditions by prepared semiconductor electrodes. In addition, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) studies were carried out in order to examine the photo-corrosion resistance of obtained ZnO films.At the end of study, all prepared ZnO films are determined that n-type semiconductor characteristics and the band gaps of about 3.3 eV. ZnO films obtained by -0.9 V and -1.1 V deposition potentials for 10 minutes demonstrated better catalytic efficiency. However the stability of this deposit was found not to be good enough, after exposure to UV radiation. Under UV radiation the photo-corrosion of these films take place readily and the efficiency is lost. More negative deposition potential could gave greater particles, exhibit less efficiency and it has lower stability against photo-corrosion is determined.