Pt Katkılı ve Nanotüp Yapılı Tio2 Fotoanotların Hazırlanması ve Polar Pestisitlerin Fotoelektrokatalitik Bozundurulmasında Kullanımı

Abstract

Bu tez çalışmasında, Ti yüzeyinde nanotüp yapıda TiO2’ler hidrojen florür (Ti/TiO2NTHF) ve etilen glikol ortamlarında (Ti/TiO2NTEG) farklı anodik yükseltgenme süreleri ve yakma sıcaklıkları için üretilmiştir. Ayrıca dönüşümlü voltametri yöntemi ile Pt katkılı Ti/TiO2NTEG fotoanotları da farklı döngü sayıları için üretilmiş ve en aktif Ti/TiO2NTEG fotoanodu için optimum Pt katkılama miktarı belirlenmiştir. Üretilen fotoanotlar XRD, SEM-EDX ve fotoakım yöntemleri ile karakterize edilmiştir. XRD analizlerden TiO2’lerin neredeyse tamamının anataz fazında oldukları belirlenmiştir. SEM analizlerinden nanotüplerin ve yüzeyindeki Pt nanoparçacıklarının homojene yakın düzende oldukları belirlenmiştir. En uzun nanotüpler etilen glikol ortamında elde edilebilmiş ve anodik yükseltgenme süresi ile tüp uzunluğu artış göstermiştir. Bunun yanında nanotüp uzunluğu ile XRD pik şiddetinde doğrusal bir ilişki bulunmuştur. Ayrıca nanotüp yüzeyindeki Pt nanoparçacıklarının kübik yapıda olduğu XRD ve SEM-EDX analizlerinden belirlenmiştir. Ti/TiO2NTEG fotoanotlarının fotoakım değerleri Ti/TiO2NTHF’lerden daha yüksek bulunmuştur. Buna ilaveten, katkılanan Pt miktarının artışı ile fotoanotun akım şiddeti düzenli olarak düşüş göstermiştir.

Hazırlanan fotoanotlar ile en yaygın kullanılan polar pestisitlerden parakuat ve dikuatın ilk kez fotoelektrokatalitik bozundurulmaları gerçekleştirilmiştir. Pestisitler 3 saat reaksiyon süresi sonunda tamamen (%100 dönüşüm) bozundurulmuştur. Aynı zamanda karşılaştırma amaçlı bu moleküllerin elektrokatalitik ve fotokatalitik bozundurulmaları da incelenmiş ancak daha düşük aktivite gözlenmiştir. Özellikle elektrokatalitik olarak neredeyse hiç aktivite görülmemiştir (%1 dönüşüm). Bu durum, geliştirilen fotoanotların fotoelektrokatalitik aktivite için sinerjik bir etki gösterdiğini kanıtlamaktadır. Dikuat pestisidi, parakuattan fotokatalitik ve fotoelektrokatalitik olarak daha hızlı bozundurulmuştur.

Fotoelektrokatalitik bozundurmada en yüksek aktivite etilen glikol ortamında 3 saat anodik yükseltgenme süresinde hazırlanmış ve 500 °C sıcaklığında yakılarak 4 döngü ile Pt katkılanmış nanotüp yapılı TiO2 fotoanot ile elde edilmiştir.