TiO2/ERGO/ITO nanokompozit elektrotların elektrokimyasal olarak hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Fotovoltaik uygulamalarda oldukça önemli bir malzeme olan TiO2, katodik elektrodepozisyon tekniği kullanılarak doğrudan ITO elektrot yüzeyinde biriktirildi. Titanyum tuzu kaynağı olarak da TiCl3 ve TiOSO4 kullanılarak yapılan voltametrik çalışmalarda, her iki tuzun TiO2 depozisyonu için seçilebileceği ancak TiCl3'ün klor bileşiminin değişmesinden dolayı TiOSO4 tuzunun daha uygun olduğu görüldü. TiOSO4 ortamında -1100 mV'ta 2 saatlik depozisyon sonrasında ara tür olan TiO(OH)2 formu elde edildi. TiO(OH)2 ara ürünü 400 °C'de 2 saat süreyle ısıl işleme tabi tutulduğunda TiO2 anataz kristal yapısı oluşturuldu. ITO substrat üzerinde depozit edilen TiO2 filmi XRD, XPS, EDS ve SEM teknikleri kullanılarak karakterize edildi. TiO2/ERGO yapılarının sentezi için GO ile TiOSO4 çözeltileri karıştırıldı ve -1100 mV sabit potansiyel değerinde elektrokimyasal depozisyon yapıldı. GO'in elektrokimyasal indirgenmesiyle elde edilen ERGO yapısı üzerinde eşzamanlı olarak TiO2'in elektrodepozisyon sonucu TiO2-ERGO nanokompozitleri sentezlendi. Elektrot materyali yüzeyinde sentezlenen bu kompozit malzemenin karakterizasyonu XRD, XPS, SEM ve EDS teknikleri kullanılarak yapıların karakterizasyon işlemleri, TiO2/ERGO/ITO kompozit yapının elektrokimyasal teknik ile başarılı bir şekilde sentezlenebileceğini gösterdi.

TiO2, which is a very important material in photovoltaic applications, was directly deposited on the ITO electrode surface using cathodic electrodeposition technique. In the voltammetric studies, where both TiCl3 and TiOSO4 were used as the salt source, it was found that the TiOSO4 salt was more suitable for TiO2 formation due to the change of the chlorine composition of TiCl3. The TiO(OH)2 form, which is the intermediate product, was obtained after 2 hours of deposition at -1100 mV in the TiOSO4 solution. The TiO2 anatase crystal structure was formed when the TiO(OH)2 intermediate was annealed at 400 °C for 2 hours. The deposited TiO2 film on the ITO substrate was characterized using XRD, XPS, EDS and SEM techniques. Electrochemical deposition of TiO2-ERGO was performed at a constant potential of -1100 mV from the mixed solution of GO and TiOSO4 solutions on the ITO electrode. Simultaneous electroreduction of GO and TiOSO4 yielded TiO2/ERGO composit structures. Characterization of this composite material was investigated using XRD, XPS, SEM and EDS techniques. The characterization process showed that the composite structure could be successfully synthesized by electrochemical technique.