Farklı destek maddeleri yüzeyine dekore edilmiş metal nanokümelerin fotokatalitik performanslarının Cr(VI) iyonun indirgenme ve metilen mavisinin bozunma reaksiyonlarında incelenmesi

Bu çalışmada titanyum oksit karbon nitrür ve benzen katkılı karbon nitrür destek malzemeleri literatüre uygun olarak sentezlendi. Gümüş (Ag), altın (Au) ve paladyum (Pd) monometalik nanokümeler, klasik emdirme-indirgenme yöntemi kullanılarak hazırlandı. Bu amaçla metal tuzunun destek malzemesi yüzeyinde oda sıcaklığında çözelti fazında yüklenmesi ve ardından NaBH4 kullanılarak indirgenmesi adımları takip edilmiştir. Hazırlanan nanomalzemelerin optik, elektronik, morfolojik ve yapısal analizleri, FT-IR, UV-DR, BET, P-XRD, XPS, SEM, EDX ve TEM gibi cihazlar kullanılarak tanımlandı. Elde edilen TiO2-C3N4 ve BD-C3N4 destekli monometalik nanomalzemelerin fotokatalitik etkinlikleri görünür ışık altında metilen mavisinin bozunmasında ve Cr(VI) iyonunun Cr(III)'e indirgenme reaksiyonunda incelendi. Fotokatalitik incelemeler sonucunda monometalik %0,5Au@TiO2-C3N4 %0,5Pd@TiO2-C3N4 ve %3Pd@BD-C3N4 nanokatalizörlerinin fotokatalitik etkinliklerinin destek malzemesi ve diğer monometalik nanokatalizörlere göre daha yüksek fotokatalitik etkinlik gösterdiği belirlendi. TEM analizinde elde edilen görüntülerden destek malzemeleri üzerindeki Ag, Pd ve Au nanoparçacıklarının ortalama parçacık boyutları image-j nanopartikül boyut hesaplama programı kullanılarak tanımlandı. %0,5Pd@TiO2-C3N4 katalizörü için parçacık boyutu 1,8-3,8 nm aralığında ve ortalama 1,9 nm çapında, %0,5Au@TiO2-C3N4 katalizörü için parçacık boyutu 1,2-3,4 nm aralığında ve ortalama 1,5 nm çapında ve %3Pd@BD-C3N4 katalizörü için parçacık boyutu 2-5,5 nm aralığında ve ortalama 4 nm çapında olduğu tespit edildi. Bununla birlikte %0,5Au@TiO2-C3N4 %0,5Pd@TiO2-C3N4 ve %3Pd@BD-C3N4 fotokatalizörlerinin tekrar kullanılabilirliği tekrar kullanılabilirlik testi (recyclable) ile değerlendirildi. Test sonuçlarına göre metilen mavisi bozunmasında %0,5Au@TiO2-C3N4 fotokatalizörü dördüncü çevrimde %78, %0,5Pd@TiO2-C3N4 fotokatalizörü üçüncü çevrimde %88 ve %0,5Pd@TiO2-C3N4 fotokatalizörü üçüncü çevrimde %68 bozunma gösterdi. Cr(VI) iyonunun Cr(III)'e indirgenme reaksiyonunda yapılan tekrar kullanılabilirlik testinde; %0,5Au@TiO2-C3N4 fotokatalizörü üçüncü çevrimde %85, %0,5Pd@TiO2-C3N4 fotokatalizörü üçüncü çevrimde %84, %3Pd@BD-C3N4 fotokatalizörü üçüncü çevrimde %85 indirgeme gösterdi. Bu çalışmalarda elde edilen başarılı sonuçlar hazırlanan bu nanokatalizörlerin başta metilen mavisinin bozunması ve Cr(VI) indirgenme reaksiyonlarında olmak üzere farklı toksik boyar maddelerin atık sulardan giderilmesinde ya da faydalı hale getirilmesinde kullanılabileceği öngörülmektedir.