Nano titanyum dioksit sentezi ve çeşitli nano iyonlarla doplama yapılarak fotokatalitik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

TiO2, organik kirletici maddelerin fotokatalitik parçalanmasında yaygın şekilde kullanılan bir foto katalizördür. Nano boyuttaki TiO2, diğer foto katalizörlere kıyasla maliyetinin düşük olması, toksik olmaması, yüksek ısıya ve kimyasallara karşı dayanıklı olması gibi nedenlerden dolayı hava ve sudaki organik kirleticilerin fotokatalitik arıtılmasında kullanılabilmesi yanında, sudan hidrojen elde edilmesi gibi birçok alanda kullanımı mevcuttur. Ancak TiO2 fotokatalizörü yüzeyinde organik kirleticilerin çok az tutunması ve TiO2’in büyük bant boşluğu içermesinden dolayı TiO2’in görünür ışık altında organik maddelerin parçalanması için fotokatalitik özellik sergilemesini sınırlamaktadır. Bu sebeple son zamanlardaki çalışmalar TiO2 yüzeyinin fonksiyonlaştırılması konusuna yoğunlaşmıştır. Ayrıca fotokatalitik aktiviteyi artırmak için birçok teknik mevcuttur. Görünür ışık altında TiO2’in aktivitesini artırmak, yüzey yapısını iyileştirmek için geçiş metali ve metal iyon yükleme, katyonik ve anyonik doplama gibi yüzey özelliklerini iyileştirici sentez çalışmaları yapılmaktadır. Bu doplama işlemleri sayesinde yüklü taneciklerin yeniden bir araya gelmesinin engellenmesi ve kullanılan dalga boyu aralığının artırılması neticesinde TiO2’nin fotokatalitik aktivitesinin artması sağlanır. TiO2 üzerine metal iyonlarının doplanması ile oluşturulan nano katalizörler sayesinde, daha uzun dalga boylu ışınlarla duyarlaştırılabilen fotokatalizörler sentezlenebilmektedir. Nano boyutta TiO2 sentezinde etkili bir yöntem olan sol-jel ve hidrotermal yöntem ile Titaniyum (IV) izopropoksit kullanılarak metal içeren (Ag, Zr, Fe) TiO2 nanokatalizörler ayrı ayrı sentezlenmiştir. Sentezlenmiş olan tüm nanokatalizörlerin yapıları ve özellikleri XRD (X-Işınları Kırınım Spektroskopisi), FT-IR (Kızıl Ötesi Fourirer Dönüşüm Spektroskopisi), FEG-SEM (Alan Emisyon Taramalı Elektrom Mikroskobu), EDS (Enerji Dağılım Spektroskopisi) ve UV-DRS (Ultraviyole Dağınık Yansıtma Spektroskopisi) teknikleri kullanılarak araştırılmıştır. SEM analizinin sonucunda yapıların küresel boyutlarda olduğu, XRD analizleri sonucu üretilen tozların anataz formunda oldukları, EDS analizleri ile tozların yapısında titanyum ve doplanan elementleri içerdiği görülmüştür. Fotokatalitik parçalanma için hidrotermal reaktör içinde sentezlenen nano katalizörleri toz halde kullanılarak; Metilen Mavisi (MM), Everzol Yellow (EY), Victoria Mavisi (VM) boyar maddelerinin sulu çözeltileri ile trihalometan bileşiklerinin sulu çözeltisi ve zeytin karasuyunun fotokatalitik parçalanması araştırılmıştır.