Asit veya baz muamelesi ile aktivitesi arttırılmış TiO2 fotokatalizörler ile aromatik alkollerin yükseltgenmesi

Bu çalışmada anataz TiO2 fotokatalizörleri (Merck ve BDH) farklı sıcaklıklarda asit veya baz muamelesine tabi tutulmuştur. Bu fotokatalizörlerin aktivite testleri 3-piridinmetanol, 4-metoksibenzil alkol ve 5-(hidroksimetil)-2-furaldehitin seçici fotokatalitik yükseltgenme tepkimeleri ile çevre dostu koşullarda gerçekleştirilmiştir. Katalizörler XRD, TGA, BET, TEM, Fotolümünesans, FT-IR, Raman, DRS ve Fotoakım teknikleriyle karakterize edilmiştir. Asit veya baz muameleli katalizörler muamelesiz olanlara kıyasla çok daha yüksek fotokatalitik aktivite göstermiştir. Bu muameleler kısmi yükseltgenme ürünlerine karşı seçicilik değerlerinde bir iyileşme göstermemesine karşın, reaksiyon hızını arttırdığından ürün verimi de artmıştır. Katalizörlerin zararlı bileşiklerin bertarafında da etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermek için geliştirilen katalizörlerle 4-nitrofenol etkin bir şekilde fotokatalitik bozundurulmuştur. Katalizörlerin aktivitesini daha da iyileştirmek için asit veya baz muameleli ve muamelesiz TiO2 katalizörlere fotoindirgenme metoduyla Pt nanoparçacıkları katkılanmıştır. TiO2 yüzeyindeki platin, elektronların TiO2 iletkenlik bandından Pt nanoparçacıklarına geçişine neden olan elektron çekici olarak işlev görmüş ve böylece fotokatalitik işlem için gerekli olan Pt-TiO2 üzerindeki elektron-boşluk (e-/h+) çiftlerinin sayısını artırmıştır. Pt katkılamanın katalizörleri iyileştirme etkisi yaklaşık olarak basit ve ucuz bir yöntem olan asit veya baz muamelesi kadar olduğu belirlenmiştir. Muameleli katalizörler 700 ˚C'lik bir ısıl muamele sonrasında bile kazandıkları fotokatalitik aktiviteyi önemli miktarda korumuştur. Katalizörlerin yapısal karakterizasyonları ile anataz kristal yüzeyinde düzensiz tabakanın asit veya baz muamelesiyle arttığı belirlenmiştir. Fotolüminesans ve fotoakım analizleri, asit veya baz muamelesiyle katalizörlerin e-/h+ tekrar birleşme hızlarının değişmediğini, bununla birlikte fotokatalizör yüzeyindeki fotoaktif bölgelerin önemli oranda arttığını göstermektedir.