Pt katkılı nanotüp yapılı TiO2 elektrotlar ile 5- (hidroksimetil)-2-furaldehitin sulu ortamda seçici Fotoelektrokatalitik yükseltgenmesi

Bu çalışmada, Ti levha yüzeyinde termal ve anodik yükseltgeme yöntemleri ile TiO2 oluşturularak modifiye elektrotlar elde edilmiştir. TiO2 modifiye elektrotlar 5-(hidroksimetil)-2-furaldehit (HMF)'ın sulu ortamda fotoelektrokimyasal olarak 2,5-furandikarbaldehit (FDK)'e yükseltgenmesinde kullanılmıştır. Nanotüp yapılı elektrotların daha iyi aktivite gösterdiği tespit edilmiştir. Aktivite ve seçiciliği artırmak amacı ile bu nanotüp yapılı Ti/TiO2 fotoanotlar fotoindirgenme yöntemi kullanılarak Pt nanoparçacıklar ile katkılanmıştır. Pt nanoparçacık katkılı Ti/TiO2NT fotoanotlar kullanıldığında 5-formil-2-furoik asitin (FFA) de elde edildiği tespit edilmiştir. Fotoanotların karekterizasyonları XRD, SEM ve XPS teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. TiO2 fotoanotların allotropik fazı başlıca rutil iken, nanotüp yapılı bazı TiO2 fotoanotlarda eser miktarda anataz fazı da görülmektedir. Ti levha yüzeyindeki TiO2 nanotüp yapılarının dağılımları oldukça düzenlidir. Ayrıca kristallenme için uygulanan işlem sıcaklığı artırıldığında TiO2'nin birincil parçacık boyutu artmaktadır. Bunun yanında Ti/TiO2NT yüzetindeki TiO2'nin birincil parçacık boyutu termal yükseltgenme ile hazırlananlarınkinden daha yüksektir. XPS sonuçları katkılanan platinin metalik formda olduğunu göstermiştir. Belirli zamanlarda reaksiyon ortamından alınan numunelerin nitel ve nicel analizleri HPLC ile takip edilerek dönüşüm ve ürün seçiciliği değerleri belirlenmiştir. Fotoanota uygulanan ısıl muamele sıcaklığı, nanotüp uzunluğu, katkılanan Pt miktarı, uygulanan gerilim ve ortam pH'sının reaksiyon hızına ve ürün seçiciliğine etkisi araştırılmıştır. Fotoanotlar için en uygun ısıl muamele sıcaklığı 500 °C, uygulanan gerilim 0,5 V ve pH 5'dir. Nanotüp uzunluğu daha yüksek olan elektrotlar daha aktif iken, seçicilikleri kısa olanlara göre daha düşüktür. Pt katkılama hem aktiviteyi hem de seçiciliği arttırmıştır. Karşılaştırma amacıyla HMF'nin fotokatalitik ve elektrokatalitik yükseltgenmesi de çalışıldı ve FEK olana göre ihmal edilebilir aktivite belirlendi. Neticede Pt katkılı Ti/TiO2NT fotoanotların çevre dostu koşullarda FEK olarak %40'a varan seçicilikte FDK ve %19'a varan seçicilikte FFA sentezinde kullanılabileceği belirlenmiştir.