Nano ZnTiO3 katalizörlerinin hazırlanması, karakterizasyonu ve fotokatalitik aktivitelerinin incelenmesi

Abstract

Su ortamındaki organik zehirli maddelerin giderimi insan ve çevre sağlığı için önemlidir. Bu tip kirleticilerin daha zararsız bileşiklere dönüşümü veya tam oksidasyonu için etkili yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yöntemler içerisinde son yıllarda su ve atık su arıtımı için ileri oksidasyon teknolojileri olarak adlandırılan yöntemler dikkat çekmektedir. Bu prosesler organik kirleticilerin gideriminde önemli bir alternatif oluşturmaktadır.Bu tez çalışmasında, bozunmayı tam ve düşük reaksiyon sürelerinde gerçekleştirebilecek oksit karışımı bir fotokatalizörün sentezlenmesi amaçlanmıştır. Farklı çinko kaynakları (Çinko klorür, Çinko asetat) ile farklı titanyum kaynakları (Titanyum (IV) izopropoksit, Titanyum (IV) n-bütoksit, Titanyum tetraklorür) kullanılarak sol-jel yöntemiyle ZnTiO3-TiO2 karışık oksit katalizörleri hazırlanmıştır. En yüksek aktiviteye çinko asetat ve titanyum tetraklorür kullanılarak hazırlanan ZnTiO3-TiO2 katalizörü varlığında ulaşılmıştır. Bu katalizörün aktivitesini iyileştirmek amacıyla bazı yüzey aktif madde (SDS, HTAB, CTAB) ve metal oksit (CuO, Fe2O3, Co3O4) katkılı ZnTiO3-TiO2 katalizörler hazırlanmıştır. Bu katalizörler uygun reaksiyon şartlarında model kirletici olarak seçilmiş 4-klorofenol?ün fotokatalitik oksidasyonunda test edilmiştir. Katalizörlerin XRD, BET, FTIR, SEM ve DRS analizleri ile optik ve yapısal özellikleri belirlenmiştir. Ürün dağılımı yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) cihazıyla takip edilmiştir. Fotokatalitik bozunma reaksiyonunda, ışık kaynağı, yüzey aktif madde miktarı ya da metal oksit miktarı gibi parametrelerin etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirilerek katalizörlerin 4-klorofenol?ün fotokatalitik oksidasyon reaksiyonundaki aktiviteleri karşılaştırılmıştır. %7 Fe2O3 ilavesiyle hazırlanmış ZnTiO3-TiO2 karışık oksit katalizörü ile güneş ışığı varlığında 45 dakika sonunda tam bozunma sağlanmış ve hazırlanan tüm katalizörler arasında en yüksek bozunma hızı (1,471 mg/Ldak) elde edilmiştir.

It is important to remove organic compounds in aqueous media for environment and human health. It is necessary to find effective methods for degradation to less harmful compounds or complete oxidation of these pollutants. In recent years, new treatment methods called advanced oxidation Technologies have received increasing attention. Advanced oxidation Technologies represent a valuable alternative for the elimination of toxic organic contaminants.The aim of this study was to synthesize a mixture oxide photocatalyst for complete of degradation in short reaction times. ZnTiO3-TiO2 catalysts were prepared using different zinc sources (Zinc chloride, Zinc acetate) and different titanium sources (Titanium (IV) isopropoxide, titanium (IV) n-butoxide, titanium tetrachloride) by the sol-gel method. The highest activity has been obtained with ZnTiO3-TiO2 catalyst, which was prepared from zinc acetate and titanium tetrachloride. In order to enhance the photocatalytic activity of this catalyst, some surfactants (SDS, HTAB, CTAB) and metal oxides (CuO, Fe2O3, Co3O4) doped ZnTiO3-TiO2 catalysts were prepared. The catalysts were performed to evaluate the photocatalytic oxidation of 4-chlorophenol as a model pollutant under appropriate reaction conditions. The optical and structural properties of catalysts were determined by XRD, BET, FTIR, SEM and DRS techniques.Product distribution has been observed by high performance liquid chromatography (HPLC) analysis. The parameters such as light source, the amount of surfactant or metal oxide were investigated in photocatalytic degradation. The results obtained by the different catalysts were compared with the activities of the photocatalytic oxidation reactions of 4-chlorophenol. ZnTiO3-TiO2 mixed oxide catalyst that prepared by the addition of 7% Fe2O3 provided a complete decomposition at the end of 45 minutes under the natural sunlight. Among all catalysts the highest reaction rate (1.471 mg /Lmin) was obtained on 7% Fe2O3 added ZnTiO3-TiO2 catalyst.