Suyun katalitik yükseltgenmesi için mangan ferrit destekli-geçiş metali katkılanmış birnesit nanokompozit katalizörlerinin hazırlanması ve karakterlendirilmesi

Bu yüksek lisans tez çalışmasının ilk bölümünde; mangan ferrit (MnFe2O4) nanoparçacıkları üzerine geçiş metal iyonlarıyla katkılanmış birnesit tipi-tabakalı mangan oksit (MnOx) kaplanarak suyun yükseltgenmesinde kullanılmak üzere manyetik özellikli, çekirdek-kabuk yapısında kompozit katalizörler hazırlandı. Çekirdek malzemesi olarak spinel formdaki mangan ferrit nanoparçacıkları hidrotermal yöntemle sentezlendi. Kabuk malzemesi olarak kullanılan birnesit, mangan ferrit çekirdekleri üzerinde in situ sentezlendi ve ilk sıra geçiş metalleri (Cr3+, Co2+, Ni2+, Cu2+ ve Zn2+) ile in situ ve iyon değişimi yöntemleriyle katkılandı. Ürünler, X-Işını Kırınımı (XRD), Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektroskopisi (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), Enerji Dispersif X-Işını Spektroskopisi (EDS), Geçirimli Elektron Mikroskopisi (TEM), Termogravimetrik Analiz (TGA), Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi (AAS) ve manyetizasyon ölçümleri (VSM) ile karakterize edildi. Kompozitlerin; yaklaşık 100-150 nm büyüklüğünde ve çekirdek-kabuk yapısındaki parçacıklardan oluştuğu, yumuşak ferromanyetizma özelliği gösterdikleri, geçiş metali ile katkılamanın kompozit yapısında ve morfolojisinde önemli bir değişikliğe neden olmadığı ancak ısısal kararlılıklarını etkilediği görüldü. Son olarak; bu nanokompozitlerin tek elektronlu bir yükseltgeyici (Ce4+) varlığında suyun kimyasal yükseltgenmesindeki katalitik aktiviteleri incelendi. Yükseltgenme ile açığa çıkan oksijen miktarları Clark elektrot ve GC-TCD sistemleri ile saptandı. Geçiş metalleri ile in situ ve iyon değişimi yöntemiyle katkılama yapılan kompozitler arasında Co2+ ve Ni2+ iyonları içerenlerin diğerlerine göre ve katkılanmamış mangan ferrit-binesit katalizörlerine göre daha yüksek katalitik aktivite gösterdikleri gözlendi. En yüksek miktarda oksijen çıkışı Co2+ ile in situ katkılanmış kompozit katalizör ile elde edildi. Bu çalışmada hazırlanan Co2+ ve Ni2+ ile katkılanmış mangan ferrit-birnesit nanokompozitleri; katkılanmamış benzerlerine göre suyun yükseltgenmesinde daha yüksek aktiflikleri olan yeni nesil katalizörler olarak değerlendirilebilir.