Hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile hidrokömür sentezi, modifikasyonları ve katalitik etkilerinin incelenmesi

Ülkemizin meyve ihtiyaçlarının giderilmesinde önemli bir yeri olan yenidünya (Eriobotrya japonica) meyvesinin çekirdekleri tüketim sonrasında atık olarak kalmaktadır. Ortaya yüklü miktarda çıkan bu tarz biyokütle atıklarının değerlendirilerek katma değer yaratacak ürünlere dönüştürülmesi önemli bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, atık biyokütle olan yenidünya çekirdekleri kullanılarak hidrotermal karbonizasyon işlemiyle elde edilen hidrokömürlerin (HK) ve bu hidrokömürlerin BiOI ile hazırlanmış kompozit malzemelerinin adsorpsiyon özellikleri ve fotokatalitik aktiviteleri araştırılmıştır. Mersin-Erdemli bölgesinden temin edilen yenidünya meyvesinin çekirdekleri kullanılarak hidrotermal karbonizasyon (HTK) yöntemiyle 150°C, 200°C ve 250°C sıcaklıklarda 2, 4 ve 6 saatlik sürelerde hidrokömür üretimi gerçekleştirildi. Elde edilen hidrokömürlerin yüzeysel özellikleri ve karakterizasyonları BET, SEM, XRD ve FTIR analizleriyle belirlendi. 250°C'de 2 saat HTK sonucu elde edilen hidrokömürün, BET analizlerine göre 13,80 m2/g ile en yüksek yüzey alanına sahip olduğu gözlendi. Hidrokümür yüzey özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla asit (H3PO4) ve baz (KOH) aktivasyon işlemleri gerçekleştirildi. Asit ön aktivasyonu (AHK) sonucu hidrokömürün yüzey alanı artarken, baz aktivasyonunda (BHK) azalma gösterdi. Ancak baz aktivasyon sonucu elde edilen BHK yapısının metilen mavi boyasını adsorplama özelliği %100'e ulaştı. Solvotermal yöntemle bizmut oksiiyodür (BiOI) ve aktive edilen hidrokömür örnekleri ile elde edilen kompozit BiOI@AHK ve BiOI@BHK katalizörleri sentezlenerek karakterizasyonları gerçekleştirildi ve metilen mavisi adsorpsiyonu ve fotokatalitik oksidasyonundaki etkinlikleri incelendi. Hidrokömür, asit aktive hidrokömür, baz aktive hidrokömür ve BiOI derişimleri 0,5 g/L olacak şekilde kullanıldığında metilen mavisi (MM) adsorpsiyonu için sırasıyla % 1,65, % 4,55, % 99,66 ve %35,22 giderim oranları elde edilmiştir. Hazırlanan BiOI@AHK(160) ve BiOI@BHK(160) kompozit yapılarının hem adsorpsiyon hem de fotokatalitik oksidasyon özelliklerinin BiOI katalizörüne göre daha üstün olduğu belirlendi. Sinerjik etkiye sahip olan kompozit fotokatalizörlerin yüzeyde MM adsorpsiyonu sağlayarak BiOI yüzeyinde oluşan boşluk (h+) yapıları ile MM reaksiyonunu kolaylaştırdığı gözlendi. Ayrıca kompozit BiOI@AHK(160) ve BiOI@BHK(160) katalizörlerinin yapısında bulunan HK sayesinde elektro/boşluk birleşiminin engellendiği ve adsorpsiyon/fotokataliz sinerjik etkisine bağlı olarak bu katalizörler ile MM bozunmasının sırasıyla %91,7 ve %98,4'e yükseldiği belirlendi.