Sürfaktan yardımıyla mezogözenekli TiO2 sentezi ve fotokatalitik etkinliği

Bu tez çalışmasında, TiO2'nin yapısal, yüzeysel ve fotokatalitik özelliklerine sürfaktan varlığı, miktarı ve kalsinasyon sıcaklıklarının etkileri araştırıldı. TiO2 katalizörlerinin sentezi için çıkış maddesi olarak titanyum (IV) n-bütoksit kullanıldı. Katalizörler, başlatıcı materyal titanyum (IV) n-bütoksit ve gözenek oluşturucu olarak kullanılan Tween 80 sürfaktanını içeren tepkime karışımından çıkılarak, önce sol-jel prosesi ve ardından hidrotermal işlemin uygulanması ile sentezlendi. Beş farklı sıcaklıkta kalsinasyon yapılarak, yapıdan sürfaktanın uzaklaştırılması sonucu farklı gözenek boyutlarına sahip TiO2 nanoparçacıkları elde edildi. Karşılaştırma amacıyla, tüm proses sürfaktan kullanmadan tekrarlandı. Sentezlenen katalizörlerin yapısal, yüzeysel ve optik özellikleri XRD, BET, FTIR, SEM, zeta potansiyeli ve ışık absorplama ölçümleri yapılarak belirlendi. Deney sonuçları, kalsinasyon sıcaklığı arttıkça katalizörlerin kristal boyutları ve ortalama gözenek boyutlarının arttığını, BET yüzey alanları ve toplam gözenek hacimlerinin azaldığını göstermiştir. Diğer yandan, 600oC'nin altındaki sıcaklıklarda kalsine edilerek sentezlenmiş katalizörler sadece anataz fazı içerirken, 600oC ve 700oC'de kalsine edilmiş katalizörler anataz/rutil karışık fazı içermektedirler. Sürfaktan kullanılması TiO2'nin kristal fazını değiştirmediği gibi, kristal gelişimini de engellememiştir. Katalizörlerdeki sürfaktan varlığı, BET yüzey alanlarının artmasına ve ortalama gözenek boyutlarının azalmasına yol açmıştır. Katalizörlerin fotokatalitik aktiviteleri, UV ışıması altında sulu çözeltideki Rodamin B'nin (RhB) parçalanmasında incelendi. Kalsine edilmemiş katalizörler arasında; 0.02S+TiO2 katalizörünün 2 saat UV ışınlamasından sonra yüksek fotokatalitik aktivite göstermesi onun büyük yüzey alanına sahip olmasıyla açıklanabilir. Diğer yandan, 600oC ve özellikle 700oC'de kalsine edilerek sentezlenmiş katalizörlerin aktivitelerinin yüksek olması ise ikili faz yapısının yarattığı sinerjik etkiye bağlanabilir.