Metal katkılı ve kompozit ZnO nanokatalizörlerin geliştirilmesi ve uygulamaları

Bu çalışmada, çinko oksit esaslı yarıiletken fotokatalizörlerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, farklı katkılama ve sentez metotları ile metal katkılı ve ZnO esaslı yarıiletken metal oksit yapıları sentezlenmiş ve fotokatalitik özellikleri araştırılmıştır. Çalışma beş ayrı kısım halinde yürütülmüştür. İlk kısımda, farklı katkılama yöntemleri kullanılarak palladyum ZnO'ya katkılanmış ve XRD, FE-SEM ve DRS teknikleri ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiş ve UV ışıma altında fotokatalitik etkinlikleri karşılaştırılmıştır. İkinci kısımda, ilk kısımda belirlenen en etkili katkılama yöntemi olan bor hidrür indirgeme metodu ile ZnO'ya Au, Ag ve Pd soy metalleri katkılanarak XRD, FESEM, DRS ve FMR teknikleri ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Kongo kırmızısı boyasının UV ışıma altında fotokatalitik bozunması üzerine katkılanan soy metal türünün etkisi karşılaştırılmıştır. Üçüncü kısımda, literatürde yer almayan tanin bazlı çinko ferrit/çinko oksit nano kompozit fotokatalizörler solvotermal yöntemle sentezlenmiştir. Görünür ışıma altında ZnO'nun fotokatalitik etkinliği üzerine çinko ferrit ve tanin yapılarının etkisi araştırılmıştır. Dördüncü kısımda, görünür ışık altında fotokatalitik açıdan aktif olan manyetik olarak ayrılabilen Ag3PO4/Fe3O4/ZnO fotokatalizörleri hazırlanarak indigo karmin boyasının bozunmasında kullanılmıştır. Beşinci kısımda, Ag/Ag2CrO4/ZnO plazmonik fotokatalizörler hazırlanarak görünür ışık altında indigo karmin boyasının bozunmasında fotokatalitik etkinlikleri incelenmiştir. Çalışmalar sonucunda metal katkılı ve yarıiletken metal oksit ZnO fotokatalizörlerin daha pratik ve ucuz şekilde hazırlanıp, atık su arıtımında başarıyla kullanılabileceği görülmüştür. Ayrıca taninin ZnO'nun fotokatalitik aktivite üzerine olumlu sonuçlar gösterdiği de bulunmuştur. Magnetik malzemeler ile katkılanması ZnO'ya magnetik özellik kazandırılarak boya süspansiyonlarından kolaylıkla ayrılarak tekrar kullanılabilirliği de atıksu arıtımı uygulamalarında bir avantaj olarak düşünülmektedir. Gümüşün yüzey plazmonik rezonansı, ve Ag2CrO4'ün düşük bant boşluğu enerjisi, ZnO'nun fotokatalitik performansını önemli ölçüde artırmıştır.