Çinko doplanmış nano titanyum dioksit (TiO2) sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları

Titanyum dioksit (TiO2), çevresel arıtma ve enerji üretimi alanlarında köklü değişikliklerle gelişen teknolojilerde üzerinde en çok araştırma yapılan yarıiletken oksitlerden birisidir. Nano boyutlu TiO2, çevresel arıtmada ve atık sulardaki zararlı kimyasalların parçalanmasında kullanılan ve en çok bilinen fotokatalistlerden birisidir. TiO2'in anataz, brukit ve rutil olmak üzere üç kristal fazı bulunmaktadır ve bunların içinden anataz ve rutil form, pigment, gaz sensörü, katalizör ve çevresel arıtmada fotokatalizör olarak kullanımı ön plana çıkmaktadır. Havadaki ve sudaki organik kirliliklerin uzaklaştırılmasında fotokatalizör olarak kullanılabildiği gibi yine suyun iyonlarına ayrıştırılarak hidrojen elde edilmesine kadar fotokatalizör olarak oldukça geniş uygulamaları bulunmaktadır. Bu özelliklere sahip diğer maddelere göre fiyatının daha düşük olması, düşük zehirlilik, yüksek ısıya ve kimyasallara dayanma özelliklerinden dolayı kullanımı yaygındır. Ancak fotokatalist olarak görünür ışığa duyarlılığının düşük olması TiO2'nin sınırlayıcı özelliklerinden biridir. Birçok çalışmada TiO2'nin görünür ışıktaki aktivitesini artırmak, elektronik ve yüzey yapısını iyileştirmek için soy metal katma, metal iyon yükleme, katyonik ve anyonik doplama gibi işlemler yapılmaktadır. Bu çalışmada, hidrotermal yöntemle fotokatalitik özelliğe sahip ZnO doplanmış rutil formda nano TiO2 sentezi gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen yapının verimini ölçmek amacı ile yine hidrotermal yöntemle fotokatalitik özelliğe sahip anataz formdaki nano TiO2 sentezi ile kıyaslamaları yapılmıştır. Sentezlenen malzemelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri XRD, SEM, EDS ve FT-IR ile karakterize edilmiştir. UV Spektrofotometre ile uygulama kıyaslamaları yapılmıştır. Sentezlenen malzemelerin fotokatalitik özellikleri, seramik boncukların yüzeyi daldırma yöntemi ile kaplanarak duru bir ortamda 1 ppm lik indigo karmin tekstil boyar madde çözeltisinin UV ışık altında parçalanabilirliği araştırılmıştır. Belirli zaman aralıklarında alınan örneklerin analizi sonucunda, indigo karmin tekstil boyar madde çözeltisinin UV ışık altında parçalandığı ve konsantrasyonunun azaldığı gözlemlenmiştir. Normalde anataz yapının rutil formdaki TiO2 den iki kat daha hızlı fotokatalitik özellikte olduğu bilinmektedir. Ancak çinko oksit yapıyı rutil yapmasına rağmen fotokatalitik özelliğini artırdığı gözlemlenmiştir. Antibakteriyel özelliğinin araştırılması için gündüz kremine farklı derişimlerde çinko doplanmış nano TiO2 eklenmiştir. Molaritesi yüksek olan iki derişimde bu etki gözlemlenmiştir.