Mezogözenekli G-C3N4 tabanlı kompozit malzemelerin atık sulardan bazı organik kirleticilerin gideriminde fotokatalitik aktivitesinin değerlendirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: DİREN KILIÇ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Semra Karaca
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Amaç: Bu tez çalışmasında, sulu çözeltilerden antibiyotik sınıfından seçilen tetrasiklinin (TC) etkin giderimi için heteroeklem fotokatalizörü olarak stronsiyum oksitle modifiye edilmiş mezogözenekli grafitik karbon nitrür destekli titanyum dioksit (SrO-mpg-CN/TiO2) ve mezogözenekli grafitik karbon nitrür/polianilin/çinko oksit (mpgCN/PANI/ZnO) üçlü nanokompozitlerinin basit bir sentezi gerçekleştirildi. Bu sentezlerde toksik olmayan, biyouyumlu, çevre dostu, yenilenebilir katalizörlerin üretimine öncelik verildi. Yöntem: Hazırlanan nanokompozitlerin morfolojisi, optik ve dokusal özellikleri, çeşitli gelişmiş analitik tekniklerle sistematik olarak araştırıldı ve yapı-fotokatalitik etkinlik, olası bir mekanizma önerilerek ilişkilendirildi. İlk olarak XRD, HRTEM, HAADF-STEM, BET, SEM/EDS gibi tekniklerle hazırlanan katalizörlerin yapısal özellikleri, UV-Vis DRS, PL gibi tekniklerle optik özellikleri karakterize edildi. Hazırlanan katalizörlerin fotokatalitik prosesle TC gideriminde gösterdiği performans, katalizör miktarı, başlangıç TC konsantrasyonu, pH ve ışınlama süresi gibi çeşitli reaksiyon parametreleri incelenerek değerlendirildi. Reaksiyon ortamına çeşitli inhibitörler eklenerek optimum şartlarda deneyler yapıldı ve degradasyonda etkin olan reaktif oksidatif türler (ROS) belirlendi. Parçalanma ara ürünleri GC-MS yöntemiyle analiz edildi. Bulgular: Fotokatalitik deneyler, TC bozunması için üçlü nanokompozitlerin fotokatalitik aktivitesinin, ikili ve tekli nanokompozitlerden daha yüksek olduğunu gösterdi. Yapılan deneylerden, UVA ışıması altında 180 dakikalık reaksiyon süresinde SrO-mpg-CN/TiO2 katalizörü için doğal pH 5.06 ve mpgCN/PANI/ZnO katalizörü için pH 8, 0.1 g/L katalizör dozu, 10 mg/L TC konsantrasyonu olarak belirlenen optimum şartlarda en yüksek TC giderim etkinliği sırasıyla %91.73 ve %80 olarak gerçekleşti. Sonuç: TC gideriminde SrO-mpg-CN/TiO2 nanokompozitinin saf TiO2' ye göre artan fotokatalitik aktivitesi, yüksek yük hareketliliği sağlayan, elektron boşluk rekombinasyonunu önleyen ve UVA radyasyonu altında redoks kapasitesinin artmasına sebep olan SrO'in fotkataliz mekanizmasında elektron transfer etme özelliğine atfedildi. mpg-CN/PANI/ZnO heteroeklem yapısının artan fotokatalitik etkinliği ise nanokompozitlerin birbirine uyumlu bant boşlukları ve kenar potansiyelleri ile oluşan sinerjistik etkiye dayandırıldı. Yine yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar ve kimyasal analizler sentezlenen üçlü heteroeklemli yapıların mpg-CN'nin fotokatalitik aktivitesini iyileştirdiğini, daha fazla aktif merkezler sağladığını ve yük ayırma etkinliğini hızlandırdığını doğruladı. Ayrıca, sentezlenen fotokatalizörlerin başlangıç aktivitelerinde önemli bir düşüş olmadan art arda beş çevrime kadar tekrar kullanılabilmesi katalizörlerin yüksek stabiliteye sahip olduğunu da gösterdi. Anahtar Kelimeler: Grafitik karbon nitrür, Titanyum dioksit, Stronsiyum oksit, Polianilin, Çinko oksit, Z şema heteroeklem, Fotokatalizör, Tetrasiklin bozunması