ZnO, Co katkılı ZnO ve ZnO/Co katkılı ZnO nanokompozit ince filmlerde fotokatalitik etki
Photocatalytic effect on ZnO, co additive ZnO and ZnO/Co added ZnO nanocomposite thin films
Yazar: SAİT MODANLI
Danışman: DOÇ. DR. ABDULLAH GÖKTAŞ
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Fotokataliz, ışık ile bazı maddelerin reaksiyonları sonucu oluşan olgudur. Tıpkı fotosentez olayı gibidir. Fotokatalizör, ışık ile etkileştiği süre boyunca aktiftir. Bilinen en verimli ve ucuz fotokatalizörlerden biri çinko oksit (ZnO)' tir. ZnO ile ışık reaksiyona girdiğinde kimyasal veya biyolojik olarak aktif değildir. ZnO ile ışığın reaksiyonunda ZnO 'tin bozunmaması onun sürekli ortamda kalarak temizleme prosesini gerçekleştirmesine olanak sağlar. Bu çalışmada ZnO filmler, %5 Co katkılı ZnO filmler ve ZnO/ZnO:Co nanocompozit ince filmler sol-gel yöntemi ile cam alttaş üzerinde 600 oC'de üretildi. İnce filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özellikleri, x-ışını kırınımı (XRD) analizi, enerji dağılımlı x-ışını spektrometresi (EDX) içeren alan etkili taramalı elektron mikroskobu (FESEM\SEM), Hall ve ultraviole-görunür (Uv-Vis) fotospektroskopisi ölçüm cihazları ile incelendi. Ayrıca ince filmlerin fotokatalitik etkileri incelendi. SEM görüntülerinde filmlerin homojen, yoğun ve kalınlıklarının 1000-1500 nm arasında değiştiği gözlemlendi. XRD spektrum sonuçları, filmlerin tek fazlı ve hekzagonal yapıya sahip olduklarını gösterdi. Elektriksel ölçümlerde filmlerin n tipi yarıiletkenliğe sahip olduğu tespit edildi. Uv-Vis spektrometresinde yapılan fotokatalitik etki ölçümlerine göre ZnO ince filmlerin fotokatalitik verimi % 80.08, %5 Co katkılı ZnO filmlerin % 67.51 ve ZnO/ZnO:Co nanocompozit filmlerin verimi ise % 60.37 olarak ölçülmüştür.

Abstract:
Photocatalysis is the result of the reaction of light and some substances. It is just like photosynthesis. Photocatalysis is active during the time it interacts with light. One of the most efficient and inexpensive photocatalysts known is zinc oxide (ZnO). When light reacts with the ZnO, it is not chemically or biologically active. The ZnO does not degrade in the reaction of ZnO and light enables it to perform the cleaning process by staying in the environment continuously. In this study ZnO films, 5 % Co doped ZnO films, and ZnO/ZnO:Co nanocomposite thin films were produced on glass substrate by sol-gel method at annealing temperature of 600 oC. The structural, electrical and optical properties of the films were examined with x-ray diffractiosn (XRD) analysis, field effective scanning electron microscope (FESEM\SEM) including energy dispersive x-ray spectrometry (EDX), Hall and ultraviole-visible (Uv-Vis) spectrophotometer measurement devices. In addition, photocatalytic effects of thin films were investigated. It was observed from the SEM images that the film surfaces had dense, homogeneous and the film thicknesses were changed around 1000-1500 nm. The XRD results showed that the films have a single phase and hexagonal structure. It was determined that the films have n-type semiconductor by electrical measurements. According to the photocatalytic effect measurements made in the Uv-spectrometer, the photocatalytic efficiencies were 80.08, 67. 51, and 60.37 % for the ZnO, 5 % Co doped ZnO and ZnO/ZnO:Co nanocomposite thin films, respectively.