Gümüş ile doplamış nano-TiO2' in özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Fotokatalizörlerin yüksek kimyasal aktivitelerinden dolayı, çevresel uygulamaları ile ilgili çok sayıda çalışma yapılmaktadır. Çalışılan fotokatalizörler arasında nano boyutlu TiO2 en çok kullanılan fotokatalizördür. Nano boyutlu TiO2, havadaki ve sudaki organik kirliliklerin uzaklaştırılmasında kullanılabildiği gibi, suyun iyonlarına ayrıştırılarak hidrojen elde edilmesine kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Bu özelliklere sahip diğer maddelere göre fiyatının daha düşük olması, düşük zehirlilik, yüksek ısıya ve kimyasallara dayanma özelliklerinden dolayı kullanımı yaygındır. Ancak fotokatalizör olarak görünür ışığa duyarlılığının düşük olması TiO2'in sınırlayıcı özelliklerinden biridir. Bu nedenle son yıllarda, yapılan birçok çalışmada TiO2'in görünür ışıktaki aktivitesini artırmak, elektronik ve yüzey yapısını iyileştirmek için geçiş metali katma, metal iyon yükleme, katyonik ve anyonik doplama gibi yüzey modifiyecileri kullanılmaktadır. Yüzey modifiye edicileri, TiO2'nin özelliklerini iki şekilde etkileyerek fotokatalitik aktivitesini artırmaktadırlar:1-yüklü taneciklerin yeniden birleşmesini önleyerek 2- kullanılan dalga boyu aralığını artırarak. Fotokatalitik aktiviteyi artırmak için Pt, Au, Ag, Zn, Cu, Mn, Mg, Fe, Sn gibi metaller dop edilmektedir. Doplanan metaller arasında, gümüş metali iyi birer dezenfeksiyon aracı olması sebebiyle hem suyun hemde havanın dezenfeksiyonunda kullanılmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, çeşitli özelliklerinden dolayı özellikle medikal ve kozmetik sektöründe ve biyosensör uygulamalarında günden güne kullanımı artan nanoyapılı gümüş partiküllerinin, yine çevresel arıtma ve enerji üretimi alanlarında köklüdeğişikliklerle gelişen teknolojiler de üzerinde en çok araştırma yapılan yarı iletken oksitlerden biri olan Titanyum dioksit (TiO2),'e doplanması amaçlanmaktadır. TiO2 solü içerisine farklı konsantrasyonlar da gümüş eklenmiş ve bu arada polietilenglikol, askorbik asit, sodyum borhidrür ve hidrazin indirgeme ajanı ile beraber yüzey aktif maddeleri kullanılmış ve bunların yapıyı nasıl değiştirdiği incelenmiştir. Yöntem olarak hidrotermal yöntem tercih edilmiştir. Tozların morfolojik yüzey yapısı ve kompozisyonu SEM, BET, FT-IR, TEM ve XRD kullanılarak incelenmiştir. Yapılan SEM ölçümleri sonucunda yapıların küresel olduğu gözlemlenmiştir. XRD analizleri, 180°C'de hidotermal yöntemle üretilen tozların anataz TiO2 ve elementel gümüş formunda olduklarını göstermiştir. EDS analizleri tozların yapısında TiO2 ve elementel gümüş olduğunu doğrulamıştır. Elde edilen nanopartiküllerle fotokatalitik, antifungal, antibakteriyel ve elektriksel özellikleri ile uygulama yapılmıştır. Fotokatalitik parçalanma için model molekül olarak tekstil endüstrisinde çokça kullanılan indigo mavisi seçilmiş ve bunun içinde bir akvaryum sistemi tasarlanmıştır. Seramik boncukların yüzeyi daldırma tekniği ile kaplanarak uzun dalga boylu UV ışığı (365 nm) altında fotokatalitik performansı incelenmiştir. Sonuç da Ag dop edilmiş TiO2 kaplı seramik boncukların katkısız TiO2 kaplı seramik boncuklara kıyasla UV ışın altında indigo mavisi boyar maddesine karşı daha iyi fotokatalitik performans sergilediği gözlemlenmiştir. Tozların antibakteriyel etkinliği, MIC difüzyon yöntemi ve model bakteri olarak Escherichia coli ATCC 25922 ve Staphylococcus aureus ATCC 25923 bakterileri kullanılarak araştırılmıştır. Antifungal performans için ise Aspergillus parasiticus NRRL 465 küfü üzerinde çalışma yapılmıştır. İletkenlik özelliklerini incelemek için tozların doğru akım ve alternative akım elektriksel ölçümleri yapılmıştır. İletkenlik ölçümlerinden tozların potansiyel uygulama alanı belirlenmiştir.