Metal katkılı ZnO esaslı nanofotokatalizörlerin geliştirilmesi ve uygulamaları

Çeşitli endüstriyel uygulamalar sonucu açığa çıkan ve sulara bırakılan organik atıklar su kaynaklarını zehirleyerek çevre temizliğini tehdit etmektedir. Suların bu gibi organik atıklardan temizlenmesi için günümüzde birçok farklı yöntem uygulanmaktadır. Ancak bunların uygulanabilirliklerinin güç olması, uygulanan yöntemin çevreye ek bir kirlilik yaratabilmesi ya da ekonomik olmamaları sebebiyle daha üstün ve çevre dostu bir yönteme ihtiyaç duyulmaktadır. Bu faktörler değerlendirildiğinde heterojen fotokatalitik degradasyon oldukça uygun bir yöntemdir. Bir yarıiletken fotokatalizörün UV-A ışığı ile etkileşmesine dayanan bu yöntem ile ortamda bulunan organik kirleticiler mineralizasyona uğrayarak H2O, CO2 gibi küçük ve zararsız moleküllere parçalanabilmektedir. Zehirsiz, ucuz, kolay elde edilebilir ve kimyasal açıdan stabil olması gibi sebeplerle yarıiletken fotokatalizör olarak en sık kullanılan madde ZnO'dir. II –VI gurubu bileşik yarıiletkenlerinden biri olan ZnO; yüksek geçirgenliği, doğada bolbulunması gibi nedenlerle teknolojik öneme sahiptir. Bu malzemeye uygun katkılamalaryaparak yapısal, optiksel ve elektriksel özellikleri iyileştirilebilmektedir. Yüksek elektrikseliletkenliğe sahip olması diğer şeffaf iletken oksit malzemelere alternatiftir. Bu özelliğindendolayı son yıllarda tercih edilen bir malzemedir.Ayrıca çinko oksitin 3.37 eV'luk geniş bir bant aralığına sahip olası, onun uygunkısa dalga boylu optoeletronik uygulamalarda da kullanılmasını sağlamıştır. Bu tez çalışmasında nano ZnO ve farklı metaller (Ag, Fe, Mn ve Ni) katkılanmış ZnO fotokatalizörler hidrotermal yöntemle sentezlenmiştir. Sentezlenen fotokatalizörler XRD, FESEM, FTIR ve UV-Vis spektrofotometre ile karakterize edilmiştir. Katkılanan metallerin ZnO'in yasaklanmış bant aralığında önemli bir değişikliğe neden olmadığı görülmüştür. Sentezlenen katkısız ve metal katkılı ZnO fotokatalizörler kullanılarak tartrazinin fotokatalitik bozunması incelenmiştir. ZnO, Ag/ZnO, Fe/ZnO, Mn/ZnO ve Ni/ZnO fotokatalizörlerin tartarazin degradasyon verimleri srasıyla Ni/ZnO, Ag/ZnO, ZnO, Fe/ZnO ve Mn/ZnO olarak bulunmuştur. Ag ve Ni katkılamak ZnO'in fotokatalitik etkinliğini arttırırken, Fe ve Mn katkılamanın ZnO'in fotokatalitik etkinliğini azalttığı tesbit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Çinko oksit, metal katkılama, fotokatalizör, fotokataliz, tartarazin