Perovskit yarı iletkenleri üzerinde suyun fotoelektrokimyasal olarak ayrıştırılması

Bu çalışmada, SrTiO3 ve TiO2 fotoanotları ile oluşturulan fotoelektrokimyasal hücrelerde, hazırlama methodu, Al ve Fe metal yükleme, çoklu yapı kullanımı, elektrolitin tipi, molaritesi ve pH'ı gibi parametrelerin suyun fotoelektrokimyasal olarak ayrıştırılamasına etkisi araştırılmıştır. Katalizörler katı hal sentezi, sol-jel ve hidrotermal sentez yöntemleri ile hazırlanmış, malzeme elektrot üzerine dönel kaplama, daldırıp çıkararak kaplama ve bıçakla sıyırma yöntemleri ile kaplanmıştır. Ayrıca Sr ve Ti öncül maddelerinin oranları da değiştirilmiştir. Fotoelektrotların fotoelektrokimyasal performanslarını ölçmek için, akım-gerilim eğrileri 10 mV/s tarama hızında -1 ile 2 V arasında lineer tarama voltametrisi ile oluşturulmuştur. XRD sonuçları kristal yapının belirlenmesinde kullanılırken, UV-VIS ile elde edilen dağınık yansıma spektrumları kullanılarak Kubelka-Munk yöntemi ile band enerjileri saptanmıştır. Çalışmada, katı hal sentezi ile hazırlanan katalizörlerin bıçak sıyırma yöntemi ile kaplamasının en uygun elektrot hazırlama yöntemi olduğu saptanmıştır. Sr ve Ti öncül maddelerinin molar oranı sırasıyla 2:3 olduğunda, 1:1 oranına göre fotoelektrokimyasal performansın 2.5 katına kadar arttığı saptanmıştır. Ayrıca XRD analizinden elde edilen SrTiO3'ün kubik yapıda olduğu görülmüştür. Fe yüklemesi SrTiO3'ün bant boşluğu enerjisini çok az (3.2 eV'dan 3.17 eV'ta) değiştirirken Al yüklemesinde band enerjisi değişmemiş, her iki metal varlığında da performansta iyileşme olmamıştır. Deneylerde en iyi elektrolitin NaOH olduğu gözlenmiştir. Suyun fotoelektrokimyasal yöntem ile ayrıştırılması yanında aynı malzemelerden hazırlanmış katalizörler fotokatalitik olarak da test edilmiş, en yüksek hidrojen üretim hızı 600 µmol/s.grcat ile 2:3 oranıyla hazırlanan katalizörde görülmüştür.