Yüzeyi farklı karboksilik asitlerle modifiye edilerek yeni tio2 fotokatalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

4-Nitrofenol endüstriyel alanda kullanılmakta olan bir kimyasaldır. Laboratuarlarda organik sentezlerde reaktan ve çözücü olarak kullanılmasının yanında herbisit, pestisit ve patlayıcı madde yapımında kullanılmaktadır. Canlı organizmalar üzerindeki zararlı etkisi ve zehirli oluşu nedeniyle önemli bir kirleticidir. Canlılar özellikle de insanlar üzerindeki toksik etkileri nedeniyle bulundukları ortamı, hava, su, toprak, kirleten bu tür maddelerin ortamdan uzaklaştırılması bilimsel olarak üzerinde en çok çalışan konuların başında gelir. Bu amaç ile kullanılmakta olan birçok yöntem olmasına karşılık her yöntemin kendine göre dezavantajları mevcuttur. Kullanılan bu geleneksel yöntemlere karşı alternatif olarak üzerinde çalışma yapılan yöntemlerden biri de heterojen fotokataliz yöntemidir. Bu yöntem, umut vaad eden bir yöntem olarak 30 yıllık gibi kısa bir süre işlevsel hale gelmeye başlamıştır. Heterojen Fotokatalitik Degradasyon yöntemi, özellikle organik kirleticilerin sularda yapmış olduğu kirliliği gidermek için üzerinde araştırma yapılan konuların başında gelir. Yöntemde yarıiletken bir katalizör ile oksijene ihtiyaç bulunmaktadır. Yapılan çalışmalar en etkin fotokatalizör olarak bir yarı iletken metal oksit olan TiO2 `nin kullanılmasının en uygun olduğunu göstermiştir. Ancak organik kirleticiler TiO2 yüzeyinde çok düşük miktarlarda adsorbe olduğundan, yöntemin uygulanmasında kısıtlamalara neden olmaktadırlar. Bu nedenle, yüzey modifikasyonu yapılarak TiO2'nin fotokatalitik etkinliğini artırmak sorunun çözümü için bir alternatiftir. Bu çalışmada, TiO2 fotokatalizörünün etkinliğini artırmak amacıyla yapısında bulunan karbonil grubu ?COOH grubu nedeniyle değişik karboksilik asitlerle yüzey modifikasyonu yapılmıştır. Bu amaçla sekiz adet karboksilik asit, salisilik asit, ftalik asit, malik asit, süksinik asit, malonik asit, aspartik asit, tartarik asit ve sitrik asit kullanılmıştır. 4-Nitrofenol model kirletici olarak seçilmiştir. Denemeler ticari adı Anataz P25 olan ve karboksilik asitler kullanılarak yüzey modifikasyonu yapılmış TiO2 fotokatalizörü kullanılarak sabit sıcaklıkta, süreksiz tip bir fotoreaktörde gerçekleştirilmiştir. Öncelikle fotokatalizör olarak kullanılan P25 Anataz'ın ve karboksilik asitlerle yüzey modifikasyonu yapılarak hazırlanan yeni fotokatalizörlerin yapısı FTIR, TG-DTA, BET, Zeta Sizer, SEM ve XRD teknikleri kullanılarak aydınlatılmaya çalışılmıştır. Ayrıca, yeni hazırlanan fotokatalizörlerin degradasyon hız sabitleri belirlenerek fotokatalizörlerin etkinlikleri belirlenmiştir.