İndirgenmiş grafen oksit/nikel ferrit kompozit nanopartiküllerin sentezi ve fotokatalitik aktivitelerinin incelenmesi

Bu çalışmada, hidrotermal sentez metoduyla NiFe2O4 nanopartiküller ve indirgenmiş grafen oksit (NiFe2O4@rGO) kompozitlerinin üretilmesi ve daha sonra bu malzemelerin atıksulardan fotokatalitik oksidasyon metoduyla boyar madde gideriminde fotokatalizör olarak kullanılması ve fotokatalitik aktivitelerinin karşılaştırılması planlanmıştır. Buna göre, çalışma üç aşamalı olarak planlanmıştır. Birinci bölümde, modifiye edilmiş hummers metoduyla grafit tozundan başlanarak önce grafen oksit daha sonra indirgenmiş grafen oksit üretilmiştir. İkinci aşamada hidrotermal sentez metoduyla indirgemiş grafen oksit ve NiFe2O4 nanopartiküllerden oluşan kompozit bir malzeme üretilmiştir. Çalışmanın üçüncü aşamasında ise hidrotermal sentez yöntemiyle üretilen saf NiFe2O4 ve NiFe2O4 indirgenmiş grafen oksit kompoziti, procion yellow HE-3G olarak bilinen bir tekstil boyasının fotokatalitik oksidasyonla bozundurulması prosesinde fotokatalizör olarak kullanılmış ve her iki malzeme için gözlemlenen giderim verimleri karşılaştırılmıştır. Toz haldeki indirgenmiş grafen oksit, modifiye edilmiş hummers metoduyla başarılı bir şekilde sentezlenmiştir. Elde edilen indirgenmiş grafen oksit üzerinde hidrotermal sentez yöntemiyle NiFe2O4 nanopartikülller sentezlenmiştir. Elde edilen tüm ürünlerin yapısal ve morfolojik özellikleri, XRD, FT-IR, SEM, TEM, BET ve VSM teknikleri ile kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar NiFe2O4 nanopartiküllerin başarılı bir şekilde sentezlendiğini ve ürün nanopartiküllerin yaklaşık 10-20 nm partikül boyutuna sahip oldukları belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen NiFe2O4 nanopartiküllerin indirgenmiş grafen oksit ile güçlü ve kararlı kompozitler oluşturdukları belirlenmiştir. Üretilen NiFe2O4 nanopartiküller ve rGO@NiFe2O4 kompozit nanopartiküller, boya içeren atıksulardan boyarmaddelerin fotokatalitik oksidasyonla giderimi prosesinde fotokatalizör olarak kullanılmıştır. Üretilen partiküllerin fotokatalitik aktivitelerinin belirlenmesi için, her iki katalizör ile 0,010 g/L, 0,025 g/L, 0,050 g/L ve 0,10 g/L katalizör dozajları ile denemeler yapılmıştır. Elde edilen veriler her iki katalizöründe boya gideriminde oldukça iyi bir fotokatalitik aktivite sergiledikleri ve yaklaşık 60 dakikada çözeltideki boyarmaddenin tamamen giderilebildiği görülmüştür. Nikel ferrit ve indirgenmiş grafen oksit (rGO@NiFe2O4) kompozitinin çok daha etkili bir fotokatalitik aktivite sergilediği gözlemlenmiştir. Ayrıca, fotokataliz denemelerinden elde edilen deneysel verilere göre, bu prosesin yalancı birinci dereceden kinetik model ile tam uyumlu olduğu belirlenmiştir.