Sulu çözeltilerden metilen mavisi giderimi için TE/ZNO/C2N3 fotokatalizörünün sentezi, karakterizasyonu ve optimizasyonu

Günümüzde enerji ve çevre sorunları önemli bir tehdit oluşturmaktadır. Özellikle atık su üretimi ve arıtımı, artan nüfus ve sanayileşme nedeniyle çevre sağlığını doğrudan etkilemektedir. Bu durum, insan sağlığı, ekosistem dengesi ve ekonomik sürdürülebilirlik açısından ciddi riskler yaratmaktadır. Aynı zamanda fosil yakıt rezervlerinin azalması ve küresel ısınmanın artması, yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesini zorunlu kılmıştır. Güneş enerjisi; temiz, bol ve sürdürülebilir bir kaynak olarak fotokatalitik uygulamalarda umut vadetmektedir. Güneş ışığı ile çalışan fotokataliz sistemleri, çevre dostu yapıları sayesinde hem enerji hem çevre sorunlarına çözüm sunma potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada, tekstil endüstrisinin neden olduğu boyar madde kirliliğinin giderimi için görünür ışık altında etkin bir fotokatalitik sistem geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, C₂N₃ temelli ZnO ve tellür (Te) katkılı heteroyapılar sentezlenerek, metilen mavisi (MM) giderimi üzerindeki performansları incelenmiştir. C₂N₃, yüksek yüzey alanı, uygun bant yapısı ve karbon-nitrür temelli yapısıyla, ZnO gibi geleneksel yarıiletkenlere göre daha etkili ışık absorpsiyonu ve yük taşıyıcı ayrımı sağlayarak fotokatalitik etkinliği artıran bir malzeme olarak öne çıkmaktadır. Kompozitlerin sentezinde, C₂N₃ oranı %2, %4, %6 ve %8 olarak değiştirilmiş ve MM giderim verimi sırasıyla %63,3, %71,27, %97,62 ve %85,5 olarak ölçülmüştür. En yüksek verim, %6 C₂N₃ içeren kompozit ile elde edilmiştir. Ardından Te oranı %2,5, %5, %7,5 ve %10 olacak şekilde artırılmış ve MM giderim verimi sırasıyla %84,4, %97,62, %91,27 ve %82,6 olarak gözlemlenmiştir. Böylece %5 Te içeren kompozit en yüksek fotokatalitik aktiviteyi göstermiştir. Karakterizasyonlar kapsamında; sentezlenen fotokatalizörlerin yüzey morfolojisi FESEM ile, elementel bileşimi EDS ve haritalama ile, kristal fazları XRD ile, yüzey fonksiyonel grupları FT-IR ile ve optik özellikleri DRS analizleriyle değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, ZnO'nun çubuksu yapısının C₂N₃ matrisi içinde homojen dağıldığını ve tellürün başarıyla yapıya entegre olduğunu göstermektedir. DRS analizleri, görünür bölgeye kayma ile birlikte bant aralığında iyileşme olduğunu ortya koymuştur. Sonuç olarak, bu çalışmada geliştirilen Te/ZnO/C₂N₃ kompoziti; güçlü adsorpsiyon kabiliyeti, düşük yük transfer direnci, yüksek taşıyıcı ayrışma etkinliği ve Z yapılı heteroyapı karakteri sayesinde etkili bir fotokatalizör olduğunu göstermiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş ışığını kullanarak toksik boyar maddelerin giderimini sağlaması, bu sistemi çevresel sürdürülebilirlik açısından da değerli kılmaktadır. Bu bağlamda, çalışma çevre mühendisliği alanında fotokatalitik arıtım uygulamalarının geliştirilmesine katkı sunmaktadır.