Novel green synthesis of TiO2 photocatalyst using matcha japanese green tea extract by sol-gel method: Influence of surface morphology on photocatalytic performance

Ticari TiO2 (Degussa, P-25) gibi heterojen bir fotokatalizör, organik kirleticilerin oksidasyonu için yapay UV ışınlaması altında başarıyla uygulanmaktadır. Ancak, sınırlı yüzey alanına sahip olması nedeniyle fotokatalitik performansı ve endüstriyel uygulamalar için uygulanabilirliği kısıtlıdır. Mevcut çalışma bu sınırlamayı ele almayı amaçlamıştır ve bu nedenle ilk kez, ilk hasattan (GF1, GF2, GF3) ve ikinci hasattan (GS1, GS2, GS3) üç ağırlıklı tozdan sol-jel yöntemi (yüzey morfolojisini kontrol etmede etkili yöntem) kullanılarak yeşil olarak sentezlenen TiO2 fotokatalizörüyle yeni ekstrakte edilmiş malzeme olarak Japon yeşil çayını (MJGT) araştırmıştır. Bu amaca ulaşmak için, üç aşamada bir çalışma protokolü benimsenmiştir (TiO2'nin kimyasal ve yeşil sentezi, sentezlenen fotokatalizörlerin ilgili analitik teknikler kullanılarak karakterizasyonu ve toplu fotoreaktör kullanılarak metilen mavisi ile fotokatalitik performanslarının değerlendirilmesi). Deneysel olarak, kristalit boyutları, ortalama parçacık boyutu, yüzey pürüzlülüğü, BET yüzey alanı (SBET) ve EDX, FE-SEM, AFM, BET ve UV-vis analizleriyle bulunan optik özellikler açısından yeşil TiO2 fotokatalizörlerinin yüzey morfolojisi, kimyasal olarak kontrol edilen TiO2 (CP) ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde geliştirilmektedir. Yeşil TiO2 fotokatalizörlerinin en iyi karakterizasyon sonuçları GF2 ve GS2'de sergilemiştir. Özellikle, GF2 ve GS2 için sırasıyla 164.44 m2/g ve 217.66 m2/g olarak bulunan SBET değerleri, CP için elde edilen 13.78 m2/g değerine kıyasla oldukça yüksektir. Metilen mavisinin (MB) fotokatalitik bozunumu GF2 için %90, GS2 için %98 iken, mineralizasyon oranları ise sırasıyla %88 ve %97 olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, MJGT, TiO2'nin fotokatalitik performansını artırma yönünde yüzey morfolojisini önemli ölçüde değiştirdi.