Nanoyapılı ZnO filmlerin elektrokimyasal sentezi, Mn ve Al katkılama ve fotokatalitik etkinlikleri

Bu çalışmada, elektrokimyasal çöktürme yöntemiyle morfolojik ve yapısal özellikler kontrollü bir şekilde değiştirilerek, çubuk, levha ve çiçek morfolojilerde nanoyapılı ZnO filmlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, çeşitli destek elektrolitlerin (KCl, CH3COONH4 ve CH3COONa) morfoloji üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Morfolojiyi çubuk yapıdan levha ve çiçek yapıya dönüştüren mekanizma FE-SEM ve XRD analizleri yardımıyla aydınlatılmaya çalışılmış ve detaylı bir şekilde açıklanmıştır. ZnO nanoyapılı malzemelerin yasak enerji aralıkları, elektronik ve yüzey özellikleri sırasıyla UV-vis analizi, Mott-Schottky ve temas açısı ölçümleri yardımıyla belirlenmiştir. Elde edilen ZnO nanoyapılardan, yüksek katalitik aktivite sergileyen morfolojinin nanolevha olduğu, bu morfolojinin gün ışığını etkili şekilde toplama ve dağıtma avantajı sunabildiği belirlenmiştir. Ayrıca, daha yüksek etkinlik gösteren nanolevha yapılı ZnO filmlerin katalitik özelliklerini arttırabilmek için, bu yapıların üretimi sırasında sentez çözeltisi içerisine farklı derişimlerde Mn ve Al katkılar ilave edilmiştir. İlave edilen katkıların ZnO nanoyapıların morfolojik, kristalografik, optik, elektronik ve yüzey özellikleri ile bant yapısı üzerine etkileri detaylı olarak araştırılmıştır. Mn ve Al katkılama ile ZnO nanoyapıların enerji bant aralıklarının (Eg) 2.60 eV' a kadar düştüğü, elektronik ve kristalografik özelliklerinin iyileştirildiği belirlenmiştir. Bu özellikler, etanolün fotokatalitik parçalanması sırasında elektrotların etkinliği ile ilişkilendirilerek aydınlatılmaya çalışılmıştır. Sırasıyla, Al ve Mn katkılı ZnO nanoyapıların, katkısız ZnO nanoyapılara oranla çok daha yüksek fotokatalitik etkinlik gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır.