Silisyum dioksit–titanyum dioksit nanokompozitlerin hidrotermal yöntem ile sentezi ve fotokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Hydrothermal synthesis and investigation of photocatalytic properties of silicon dioxide–titanium dioxide nanocomposites
Yazar: MUSTAFA BORUCU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZHAN AVCIATA ; DOÇ. DR. SEMİH GÖRDÜK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Son zamanlarda nanokompozitlerin hidrotermal yöntem ile sentezi; kimyasal, manyetik, optik ve elektronik özellikleri ve teknoloji geliştirme uygulamaları alanında yapılan çalışmalar sebebiyle büyük ilgi görmeye başlamıştır. Buna ek olarak, katı atık çevre düzenlemeleri ile birlikte, kirleticileri ortamdan uzaklaştırmak ve kimyasal bileşikleri belirli bir uygunlukta sentezlemek bu sürecin ilerlemesine önemli bir destek sağlamıştır. Fotokataliz sistemi, toksik organik bileşiklerin parçalanması veya daha zararsız ürünlere dönüştürülmesi konusunda önemli bir yol olmuştur. Bu sebeplerle, nano TiO2, çeşitli katalizörler arasında yüksek oranda kullanılan yarı iletken fotokatalizörlerden biridir ve aktivitesi farklı çalışmalar ile kanıtlanmıştır. Bu katalizörün düşük maliyeti, düşük çalışma sıcaklık aralığı ve kimyasal korozyona karşı güçlü direnç göstermesi gibi avantajları ile fotokatalitik indirgemelerde kullanılmıştır. Önemli faydalarının yanında TiO2' in band boşluğunun (3.2 eV) geniş olması nedeniyle yalnızca UV bölgede fotokatalitik aktivite göstermekte, görünür ışık altında fotokatalitik aktivite göstermemektedir. TiO2' in fotokatalitik tesirini görünür bölgeye çekmek için çeşitli katkılama işlemleri yapılarak ikili nanokompozitler oluşturulmaktadır. Böylece katalitik etkinin görünür bölgede çalıştırılması amaçlanmaktadır. Farklı metal oksitler kullanılarak TiO2 ile ikili nanokompozitlerin oluşturulması tercih edilen bir yöntemdir ve literatürde sıklıkla çalışılmaktadır. Bu çalışmada, SiO2 katkılı nano TiO2 nanokompoziti hidrotermal yöntem ile ve farklı reaksiyon koşulları altında hazırlanmıştır. Nano SiO2 ile katkılandırma yapılmasının sebebi ise, nano TiO2' in yalnızca UV ışık altında fotokatalitik özellik göstermesi yerine görünür bölgede de fotokatalitik aktiflik kazanmasını sağlamaktır. Elde edilen nanokompozitin yapısı XRD, SEM, EDS ve FT-IR teknikleri ile aydınlatıldı. Nanokompozitin görünür ışık altında organik boyar maddelerin parçalanması üzerine yapılan çalışmalar gösterdi ki, elde edilen nanokompozit görünür ışık altında fotokatalitik aktivite göstermektedir.

Abstract:
In recent years, synthesis of nanocomposites by hydrothermal method; It has started to attract attention due to the studies carried out in the field of chemical, magnetic, optical and electronic properties and technology development applications. In addition, together with solid waste environmental regulations, removing pollutants from the environment and synthesizing chemical compounds in a certain conformity provided an important support to the progress of this process. The photocatalysis system has been an important way to break down toxic organic compounds or convert them into more harmless products. For these reasons, nano TiO2 is one of the highly used semiconductor photocatalysts among various catalysts and its activity has been proven by different studies. This catalyst has been used in photocatalytic reductions with its advantages such as low cost, low operating temperature range and strong resistance to chemical corrosion. In addition to its important benefits, TiO2 shows photocatalytic activity only in the UV region and does not show photocatalytic activity under visible light due to the wide band gap (3.2 eV) of TiO2. Additionally to attract the photocatalytic effect of TiO2 to the visible region, binary nanocomposites are formed by various doping processes. Thus, it is aimed to operate the catalytic effect in the visible region. The formation of binary nanocomposites with TiO2 using different metal oxides is a preferred method and is frequently studied in the literature. In this study, SiO2 doped nano TiO2 nanocomposite was prepared by hydrothermal method and under different reaction conditions. The reason for doping with nano SiO2 is to ensure that nano TiO2 gains photocatalytic activity in the visible region instead of showing photocatalytic properties only under UV light. The structure of the obtained nanocomposite was elucidated by XRD, SEM, EDS, and FT-IR techniques. Studies on the degradation of organic dyestuffs of nanocomposite under visible light showed that the obtained nanocomposite exhibits photocatalytic activity under visible light.