Preparation of Ni doped Cu2O materials via electrochemical deposition method and its photoelectrocatalytic application

Abstract

ÖZETBu tez çalışması, Cu2O yarıiletken malzemelerin fotoelektrokimyasal özelliklerine nikelkatkılama miktarının etkisi üzerine sistematik bir çalışmadır. Katkısız Cu2O yarıiletkenmalzemeleri elektrokimyasal yöntem kullanılarak hazırlandı. Doğrusal taramalıvoltametri (LSV) tekniği nikeli katkılamak için kullanıldı. Malzemelerinkarakterizasyonu enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), taramalı elektronmikroskopu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD), morötesi-görünür bölge (UV-Vis)spektroskopisi, LSV ve kronoamperometri (CA) teknikleri kullanılarak gerçekleştirildi.EDX spektrumları, materyallerin içerdiği elementler hakkında detaylar sağladı venumunelerde bulunan elementlerin sayısal analizini ortaya koydu. Sonuçlar Ni katkılıCu2O malzemelerinin varlığını gösterir. Tüm SEM görüntülerinde, elektronun yüzeyineyaklaşık olarak aynı boyutta eşit olarak dağılan kristaller gözlendi. Çoğu Cu2O ve Nikatkılı Cu2O kristal malzeme tek tip biçime sahiptir. XRD sonuçları ITO substrat üzerinebiriktirilen Ni katkılı Cu2O malzemelerinin yüksek kristal yapıya sahip olduğunu gösterir.Malzemelerin bant aralığı enerjisinin Eg = 2,14 eV olduğu belirlendi. Tümfotoelektrokimyasal ölçümler, Ni katkılı Cu2O malzemelerinin p-tipi doğasına bağlıolarak fotokatodik davranış gösterdi. Bu çalışma, 0,0002 M NiSO4 çözeltisi kullanarak Nikatkılanan Cu2O fotoelektrotların incelenen tüm Ni katkılı Cu2O fotoelektrotlar arasındaen yüksek fotoakım ve akım yoğunluğu sergilediğini gösterdi. Katkısız Cu2O ve Nikatkılı Cu2O fotoelektrotlar farklı nikel katkılama miktarları için iyi bir kararlılıkdavranışı gösterdi. Ni katkılı Cu2O yarıiletken fotoelektrotları, ileri fotoelektrokimyasaldedeksiyon, fotoelektrokimya su ayrıştırma ve diğer solar fotovoltaik teknolojilerin genişbir alanı için rekabetçi bir aday olarak önerilebilir.Anahtar Kelimeler: Ni katkılı Cu2O, elektrokimyasal depozisyon, Ni katkılama etkisi,fotoelektrot.

ABSTRACTThis thesis study reports on a systematic study of the influence of the amount of nickeldoping on the photoelectrochemical characteristics of Cu2O semiconductor materials.Undoped Cu2O semiconductor materials were prepared by the electrochemical method.Linear sweep voltammetry (LSV) technique was used to dope nickel. Characterization ofthe materials was performed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), scanningelectron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), ultraviolet–visible (UV–Vis)spectroscopy, LSV and chronoamperometry (CA) techniques. The EDX spectra provideddetails about the elements present in the materials and present the numerical analysis ofthe elements present in the samples. The results indicate presence of Ni doped Cu2Omaterials. In all SEM images, evenly distributed the crystals of approximately the samesize are observed on the surface of the electrode. Most Cu2O and Ni doped Cu2Ocrystalline materials have a uniform shape. XRD results indicate that Ni doped Cu2Omaterials deposited over ITO substrate have highly crystalline structure. The band gapenergy of the materials was found to be Eg = 2.14 eV. All the photoelectrochemicalmeasurements showed a photocathodic behavior due to the p-type nature of the Ni dopedCu2O materials. This work showed that the Cu2O photoelectrodes doped with Ni using0.0002 M NiSO4 solution exhibit the highest photocurrents and the current densitybetween the investigated all Ni doped Cu2O photoelectrodes. The undoped Cu2O and Nidoped Cu2O photoelectrodes exhibited a good stability behavior for different the amountsof nickel doping. Ni doped Cu2O semiconductor photoelectrodes are suggested as acompetitive candidate for advanced photoelectrochemical detection, maybe for theextended field of photoelectrochemical water splitting and other solar photovoltaictechnologies.Keywords: Ni doped Cu2O, electrochemical deposition, effect of doping Ni,photoelectrode.