Nano-TiO2 fotokatalizör sentezi ve fotokatalitik aktivitesinin belirlenmesi
Synthesis of nano-TiO2 photocatalyst and determination of it's photocatalytic activity
Yazar: FUNDA SAYILKAN
Danışman: PROF.DR. ŞADİYE ŞENER
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Nanopartiküller = Nanoparticles ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Tez çalışmasında, su içerisinde kolayca sol oluşturabilen geçiş metali iyonu ilave edilmiş ve edilmemiş nano boyuta sahip TiO2 partikülleri hidrotermal yöntemle, metal ilavesiz TiO2 sentezi hariç, asit katalizörü kullanılmadan gerçekleştirildi. Alüminyumdan yapılmış sinekliklerin yüzeyi daldırma tekniği ile ince film şeklinde kaplandı. Filmlerin ve partiküllerin yapı, yüzey ve optik özellikleri XRD, BET, SEM/EDX ve UV/VIS/NIR teknikleri ile karakterize edildi. Filmlerin fotokatalitik performansları, hem UV hem de VIS ışın altında, Malahit Yeşili boyasının parçalanması incelendi. Sonuçlar, geçiş metali iyonu ilave edilmiş TiO2 kaplı sinekliklerin UV ve VIS ışın altında Malahit Yeşili boyarmaddesine karşı yüksek fotokatalitik performansa sahip olduğunu göstermiştir. Sonuçlar aynı zamanda, hidrotermal yöntemle sentezlenen nano-TiO2 parçacıklarının kristal formunun tamamen anataz olduğunu, su içerisinde kolayca sol oluşturduğunu, kaplı yüzeylerin hidrofilik olduğunu ve ilave edilen geçiş metali iyonlarının TiO2'nin fotokatalitik aktivitesini artırdığını göstermiştir. Genel olarak, her iki ışınlama koşulunda belirlenen fotokatalitik performansların çok iyi olduğu, geçiş metali iyonu ilave edilmiş TiO2 kaplı sinekliklerde sonuçların birbirine benzediği ve saf TiO2 kaplı sineklik ile karşılaştırıldığında, artan bir fotokatalitik aktivite ile tekrar kullanılabildiği görülmüştür.Yüzeyi 5Ta5+-TiO2 kaplı sinekliklerin fotokatalitik aktivitesi, laboratuvarımızda orijinaline benzer şekilde dizayn edilen pilot havuz sistemindeki kirli suyun temizlenmesi için de incelenmiştir.

Abstract:
In this thesis, transition-metal doped and undoped nano-TiO2 particles easily dispersed in water were synthesized by hydrothermal process without using an acid catalyst, except for undoped TiO2 synthesis. Nanostructure-TiO2 based thin films were prepared by dip-coating technique on flyswatter substrate made from aluminum. The structure, surface and optical properties of the particles and films were characterized by XRD, BET, SEM/EDX and UV/VIS/NIR techniques. The photocatalytic performances of the films were tested for degradation of Malachite Green dye under UV and Vis-lights. The results showed that flyswatter coated with transition-metal doped TiO2 had a significant photocatalytic performance for the photodegradation of Malachite Green. The results also proved that the hydrothermally synthesized nano-TiO2 particles were fully in anatase crystalline form; easily dispersed in water, the coated surfaces were hydrophilic, and the doping of transition metal ion was efficiently improved the degradation performance of pure TiO2-coated flyswatter. Generally, the photocatalytic performances determined at both irradiation conditions were quite good and almost similar to each other for transition metal ion doped TiO2-coated flyswatter and they can be repeatedly used with increasing photocatalytic activity compared to undoped TiO2-coated flyswatter.Photocatalytical activity of 5Ta5+-TiO2 coated flyswatter has also been investigated for cleaning the polluted water in a pilot scale swimming pool designed in our laboratory similar to the original pool conditions.