Yarı iletken metal oksitlerin fotokatalitik özelliklerinin incelenmesi

Gelişmiş oksidasyon prosesleri, geniş anlamda, su ve atık sudaki organik (ve bazen inorganik) materyalleri hidroksil radikalleri (·OH) ile reaksiyonu ve oksidasyon yoluyla uzaklaştırmak için tasarlanmış bir dizi kimyasal arıtma prosedürüdür. Bu yöntem, Ultra Violet veya görünür ışığı (visible) kullanılarak aktif hale getirilmiş bir yarıiletken ile atık sulardaki zararlı maddelerin bulundukları ortamda "parçalanarak" zararsız ürünlere (su, karbondioksit ve mineral tuzlar) dönüşmesini amaçlamaktadır. Özellikle bunlardan boyar madde molekülleri ve aromatik özellikli malzemeler görünür ışığı absorplayabilmektedirler. Yapılan çalışmalar atık su arıtımında fotokatalizör olarak Çinko Oksitin daha etkili olduğunu göstermiştir. Bu tez çalışmasında, Çinko Oksit yarıiletken fotokatalizörleri Bor elementi katkılaması uygulanarak, fotokatalitik özelliklerinin geliştirilmesiyle daha yüksek oranda ve tekrarlanabilirlikte karsenijonetilerin etkisiz bileşenlere çevrilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada kullanılan filmler kimyasal banyo depolama yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Depolanan %0.5, %1.5 ve %2 katkı oranlarında ki filmler, önemli kirleticilerden olan ve toksik özellik gösteren Metilen Mavi, Reaktif Kırmızı 180 organik boyaları ihtiva eden atık suların arıtımında Ultra violet ve görünür ışık altında test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre UV-A ışıması altında %2 bor katkılı numune için giderim verimi %100 iken görünür ışık altında bu verim %6… olarak elde edilmiştir. Ayrıca bu filmlerin tekrar kullanılabilirlik testleri yapılmış ve %2 bor katkılı numune için 15 tekrar da bile filmlerde bozulma ve verim kaybı yaşamadığı belirlenmiştir. Yapısal karakterizasyon sonuçlarına göre, yapının wurzite kristal fazında altlıklar üzerine depolandığı belirlenmiştir. Morfolojik analizler neticesinde hekzagonal nano boyutlu çubukların film yüzeyini kapladığı görülmüştür. Optik bant boşluk enerjileri katkısız ve %2 bor katkılı numuneler için sırasıyla 3.15 eV ve 3.05 eV olarak hesaplanmıştır. Filmlerin aktivasyon enerji değerleri ev yapımı deney düzeneği ile sıcaklığa bağlı akım-gerilim ölçüm yöntemi ile belirlendi. Buna göre filmlerin düşük sıcaklık bölgesinde ki aktivasyon enerji değerleri 22meV ile 44meV arasında iken, yüksek sıcaklık bölgesinde 59meV ile 99meV arasında olduğu hesaplanmıştır.