İkili ametal katkılı görülür ışık duyarlı TiO2 fotokatalizörlerinin hazırlanması, karakterizasyonu ve fotokatalitik aktivitesi
Visible light active non-metal co-doped TiO2 photocatalysts: preparation, characterization and photocatalytic activity
Yazar: SİBEL SEVER
Danışman: PROF. DR. ZEKİYE ÇINAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Kimyasal kararlılık = Chemical stability ; Kimyasal karışımlar = Chemical mixtures ; Kimyasal kaymalar = Chemical shift ; Kimyasal kinetik = Chemical kinetics ; Kimyasal maddeler = Chemical materials ; Kimyasal sensör = Chemical sensor ; Kimyasal yapı = Chemical structure ; Kinetik = Kinetics ; Kinetik teori = Kinetic theory ; Kinetik özellikler = Kinetic properties

Özet:
Son yıllarda, yarı-iletken fotokatalizi su ve havada bulunan zararlı organik kirleticileri gidermek için kullanılabilecek etkin bir yöntem olarak ilgi çekmektedir. Dayanıklı, ucuz ve kolay temin edilebilmesi nedeniyle TiO2 bu yöntem için en uygun fotokatalizör olarak kabul edilmiştir. Ancak, band boşluğunun ( ? 3.2 eV) geniş olması TiO2 in UV ışınlarına gereksinim duyulmasına sebep olup aynı zamanda görülür ışık altında aktif olmasını engellemektedir. Yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş ışığından yararlanabilmek için TiO2 kristalinin metal/ametal iyonları ile katkılandırılması gerekmektedir. Ayrıca TiO2 partiküllerindeki elektron-boşluk (e-/h+) çiftlerinin yeniden birleşmesi nano saniyeler boyutundadır, bu nedenle yapılan bu çalışmalar sayesinde yüklü taneciklerin yeniden birleşmesi önlenir ve aynı zamanda kullanılan dalga boyu aralığı arttırılır.Bu çalışmada, azot ve kükürt ametalleri ile eşkatkılandırma yapılarak TiO2 fotokatalizörü güneş ışığına duyarlı hale getirilip aynı zamanda, fotokatalitik aktivitesi de arttırılmaya çalışılmıştır. Hazırlanan yeni fotokatalizörler, TiO2 Degussa P25 in değişik oranlarda N/S ıslak-aşılama yöntemi ile eş katkılandırılarak hazırlanmış ve FT-IR, XRD, Raman, SEM, XPS ve UV-DRS spektroskopi teknikleri ile karakterize edilmişlerdir.Fotokatalitik aktivitelerini incelemek ve optimum azot/kükürt oranlarının belirlenebilmesi için model kirletici olarak seçilen 4-nitrofenol (4-NP) in katkılı ve katkısız TiO2 Degussa P25 ile UV-A ve güneş ışığı altında süreksiz-tip bir fotoreaktörde ayrı ayrı degradasyon reaksiyonunun kinetiği incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: 4-nitrofenol, N/S katkılandırma, heterojen fotokataliz, titanyum dioksit

Abstract:
During the last decades, TiO2 has been widely investigated in the photocatalytic degradation of organic contaminants present in water or air, mainly due to its outstanding photocatalytic activity. TiO2 has the advantage of being chemically and photochemically stable, nontoxic and inexpensive; however, it is only excited by UV-light ( ? ? 390nm). Therefore, attempts have been made to find ways to extend the absorption wavelength range of TiO2 to visible region without decreasing its photocatalytic activity.In this study, with the intention of characterizing and describing the effect of N/S-codoping a combination of experimental structural methods were used. Doping was performed by an incipient wet impregnation method. The resulting photocatalyst was characterized by FT-IR, SEM-EDX, XRD, Raman, XPS and UV?vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-DRS). The photocatalytic activity of the co-doped TiO2 photocatalyst was also determined by investigating the kinetics of the photocatalytic degradation of 4-nitrophenol. Photocatalytic degradation reactions were carried out in a batch-type photoreactor both under UV-A and sunlight irradiation.Keywords: 4-nitrophenol, N/S co-doped, heterogeneus photocatalyst, titanium dioxide