Bor Katkılı $TiO_2$ Nanotüp Fotokatalizörlerinin Üretimi ve Karakterizasyonu

TiO2 nanotüp fotokatalizörleri titanyum levhaların anodizasyonu ile sentezlenmiştir. Sentezlenmiş olan TiO2 nanotüp fotokatalizörlerinin bor katkılaması, borik asit içeren elektrolit içerisinde elektrokimyasal muamele ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen saf ve katkılı fotokatalizörlerin karakterizasyonu SEM-EDS, XRD, XPS ve kronoamperometri ölçümleri ile yapılmıştır. SEM analizleri yardımıyla fotokatalizörlerin yüzeyinde oluşturulmuş nanotüplerin oluşumunu tamamladığı ve ortalama çaplarının 100-120 nm aralığında homojen bir dağılım sergilediği belirlenmiştir. Ayrıca, EDS analizleri ile fotokatalizörlerin içeriğinde Ti, O ve B varlığı kanıtlanmıştır. Fotokatalizörlerin XRD analizleri ile numunelerin kristal fazının anataz fazı olduğu ve rutil fazın bulunmadığı görülmüştür. XPS analizi, borun TiO2’ye katkılandığını ve kimyasal bağının Ti-B-O olabileceğini gösterdi. Kronoamperometrik ölçümler ile UV ışınlama altında B katkılanmış TiO2 nanotüp fotokatalizörlerinin (175 µA/cm2 ) fotoakım yoğunluğu katılama yapılmamış TiO2 nanotüp fotokatalizörlerinden (50 µA/cm2 ) çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Üretilen fotokatalizörlerin fotokatalitik aktiviteleri Orange G boyası kullanılarak gerçekleştirilmiş ve B katkılı TiO2 nanotüp fotokatalizörünün, katkısız TiO2 fotokatalizörüne göre %24,75 oranında daha fazla giderim gösterdiği belirlenmiştir.

Production and Characterization of Boron Doped $TiO_2$ Nanotube Photocatalysts

The TiO2 nanotube photocatalysts were synthesized by anodization of titanium plates. Boron addition of synthesized TiO2 nanotube photocatalysts was carried out by electrochemical treatment in boric acidcontaining electrolyte. The characterization of pure and doped photocatalysts was performed by SEM-EDS, XRD, XPS and chronoamperometry measurements. It was determined with the SEM analysis that the nanotubes formed on the surface of photocatalysts completed the formation and showed a homogeneous distribution in the range of 100-120 nm with their average diameter. In addition, the presence of Ti, O and B in the content of photocatalysts has been proven by the EDS analysis. It was observed with the XRD analysis of the photocatalysts that the crystal phase of the samples was the anatase phase and there was not any rutile phase. The XPS analysis showed that boron-boron was incorporated into TiO2 and its chemical bond could be Ti-B-O. With chronoamperometric measurements, it has been determined that the photocurrent density of B doped TiO2 nanotube photocatalysts (175 µA/cm2 ) is much higher than pure TiO2 nanotube photocatalysts (50 µA/cm2 ) under the UV irradiation. The photocatalytic activities of the produced photocatalysts were carried out using Orange G dye and it was determined that the B-doped TiO2 nanotube photocatalyst showed 24.75% more decomposition than the pure TiO2 nanotube photocatalyst.

___

  • Amy, G. L., Tan, L., & Davis, M. K. (1991). The effects of ozonation and activated carbon adsorption on trihalomethane speciation. Water Research, 25(2), 191-202. doi:https://doi.org/10.1016/0043- 1354(91)90029-P
  • Chen, D., Yang, D., Wang, Q., & Jiang, Z. (2006). Effects of Boron Doping on Photocatalytic Activity and Microstructure of Titanium Dioxide Nanoparticles. Industrial & Engineering Chemistry Research, 45(12), 4110-4116. doi:10.1021/ie0600902
  • Escada, A. L., Nakazato, R. Z., & Claro, A. P. R. A. (2017). Influence of anodization parameters in the TiO2 nanotubes formation on Ti-7.5 Mo alloy surface for biomedical application. Materials Research, 20(5), 1282- 1290.
  • Finazzi, E., Di Valentin, C., & Pacchioni, G. J. T. J. o. P. C. C. (2009). Boron-doped anatase TiO2: pure and hybrid DFT calculations. 113(1), 220-228.
  • Hassan, S. M., Ahmed, A. I., & Mannaa, M. A. (2019). Preparation and characterization of SnO2 doped TiO2 nanoparticles: Effect of phase changes on the photocatalytic and catalytic activity. Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 4(3), 400- 412. doi:https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2019.06.0 04
  • He, X., Cai, Y., Zhang, H., & Liang, C. (2011). Photocatalytic degradation of organic pollutants with Ag decorated free-standing TiO2 nanotube arrays and interface electrochemical response. Journal of Materials Chemistry, 21(2), 475-480. doi:10.1039/C0JM02404J
  • Kiziltaş, H., & Tekin, T. (2017). Increasing of Photocatalytic Performance of TiO2 Nanotubes by Doping AgS and CdS. Chemical Engineering Communications, 204(8), 852-857. doi:10.1080/00986445.2017.1304387
  • Legrini, O., Oliveros, E., & Braun, A. M. (1993). Photochemical processes for water treatment. Chemical Reviews, 93(2), 671- 698. doi:10.1021/cr00018a003
  • Li, J., Lu, N., Quan, X., Chen, S., & Zhao, H. (2008). Facile Method for Fabricating BoronDoped TiO2 Nanotube Array with Enhanced Photoelectrocatalytic Properties. Industrial & Engineering Chemistry Research, 47(11), 3804-3808. doi:10.1021/ie0712028
  • Luttrell, T., Halpegamage, S., Tao, J., Kramer, A., Sutter, E., & Batzill, M. (2014). Why is anatase a better photocatalyst than rutile? - Model studies on epitaxial TiO(2) films. Scientific Reports, 4, 4043. doi:10.1038/srep04043
  • Nam, S.-H., Cho, S.-J., & Boo, J.-H. J. N. r. l. (2012). Growth behavior of titanium dioxide thin films at different precursor temperatures. 7(1), 1-6.
  • Ollis, D. F. (1985). Contaminant degradation in water. Environmental Science & Technology, 19(6), 480-484. doi:10.1021/es00136a002
  • Park, J. H., Kim, S., & Bard, A. J. (2006). Novel Carbon-Doped TiO2 Nanotube Arrays with High Aspect Ratios for Efficient Solar Water Splitting. Nano Letters, 6(1), 24-28. doi:10.1021/nl051807y
  • Peighambardoust, N.-S., Khameneh-asl, S., & Khademi, A. (2018). Fabrication of doped TiO2 nanotube array films with enhanced photo-catalytic activity. AIP Conference Proceedings, 1920(1), 020004. doi:10.1063/1.5018936
  • Shannon, R. D. (1976). Revised Effective Ionic-Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides. Acta Crystallographica Section A, 32(Sep1), 751-767. doi:Doi 10.1107/S0567739476001551
  • Stülp, S., Cardoso, J. C., de Brito, J. F., Flor, J. B. S., Frem, R. C. G., Sayão, F. A., & Zanoni, M. V. B. (2017). An Artificial Photosynthesis System Based on Ti/TiO2 Coated with Cu(II) Aspirinate Complex for CO2 Reduction to Methanol. Electrocatalysis, 8(3), 279-287. doi:10.1007/s12678-017-0367-9
  • Szkoda, M., Lisowska-Oleksiak, A., & Siuzdak, K. J. J. o. S. S. E. (2016). Optimization of boron-doping process of titania nanotubes via electrochemical method toward enhanced photoactivity. 20(6), 1765- 1774.
  • Szkoda, M., Siuzdak, K., Lisowska-Oleksiak, A., Karczewski, J., & Ryl, J. (2015). Facile preparation of extremely photoactive borondoped TiO2 nanotubes arrays. Electrochemistry Communications, 60, 212- 215. doi:https://doi.org/10.1016/j.elecom.2015.09. 013
  • Tang, X., & Li, D. (2008). Sulfur-Doped Highly Ordered TiO2 Nanotubular Arrays with Visible Light Response. The Journal of Physical Chemistry C, 112(14), 5405-5409. doi:10.1021/jp710468a
  • Tekin, D., Tekin, T., & Kiziltas, H. (2020). Synthesis and characterization of TiO2 and Ag/TiO2 thin-film photocatalysts and their efficiency in the photocatalytic degradation kinetics of Orange G dyestuff. Desalination and Water Treatment, 198, 376-385. doi:10.5004/dwt.2020.26012
  • Tryk, D. A., Fujishima, A., & Honda, K. (2000). Recent topics in photoelectrochemistry: achievements and future prospects. Electrochimica Acta, 45(15), 2363-2376. doi:https://doi.org/10.1016/S0013- 4686(00)00337-6
  • Wu, H., & Zhang, Z. (2011). High photoelectrochemical water splitting performance on nitrogen doped double-wall TiO2 nanotube array electrodes. International Journal of Hydrogen Energy, 36(21), 13481-13487. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.0 8.014
  • Yang, J., Du, J., Li, X., Liu, Y., Jiang, C., Qi, W., . . . Luo, M. J. N. (2019). Highly hydrophilic TiO2 nanotubes network by alkaline hydrothermal method for photocatalysis degradation of methyl orange. 9(4), 526.
  • Yu, Y., Wu, H.-H., Zhu, B.-L., Wang, S.-R., Huang, W.-P., Wu, S.-H., & Zhang, S.-M. (2008). Preparation, characterization and photocatalytic activities of F-doped TiO 2 nanotubes. Catalysis Letters, 121(1-2), 165- 171.
  • Zhang, Y., Fu, W., Yang, H., Liu, S., Sun, P., Yuan, M., . . . Li, Y. (2009). Synthesis and characterization of P-doped TiO2 nanotubes. Thin Solid Films, 518(1), 99-103. doi:https://doi.org/10.1016/j.tsf.2009.06.051
Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi-Cover
  • ISSN: 1307-9085
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2008
  • Yayıncı: Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

Oksim-İmin Grubu İçeren Metal Komplekslerinin Sentezi, Morfolojisi, Spektral Karakterizasyonu ve Termal Davranışları

Selma YILDIRIM UÇAN

The Effect of Different Dietary Practices on Workers and Queen Bee Formations in Honeybee (Apis mellifera L.) Larvae

Dilek KABAKCI, Gökhan AKDENİZ

Makine Öğrenimi Kullanarak Aylık Akarsu Akışı Tahmini

Fatih TOSUNOĞLU, Sinan HANAY, Emre ÇİNTAŞ, Barış ÖZYER

Tebuconazole Uygulamalarının Kavun (Cucumis melo L.)’da Fide Kalitesi ve Gelişimi Üzerine Etkisi

Hüseyin BULUT, Halil İbrahim ÖZTÜRK

Alper AKAR, Berkant KONAKOGLU

Milimetre Uzunluğunda Dikey Hizalanmış Karbon Nanotüpler Büyütmek için Sıcaklığa Bağlı Parametrelerin İncelenmesi ve Optimize Edilmesi

Osman Tolga GÜL

SARS CoV-2’nin Karşılaştırmalı Genomik ve Proteomik Analizi – İlaç Hedefleme ve Potansiyel Mutasyon Olasılıkları

Ekrem AKBULUT

Bir Elektrikli Araç Prototipi İçin Gerekli Motor Gücü Hesaplanarak Tasarlanan Dış Rotorlu Fırçasız Doğru Akım Motoruna Mıknatıs Tipinin ve Kalınlığının Etkileri

Alper Sefa ÇAĞIŞLAR, Sedat İN, Hasan TİRYAKİ

Erzincan’da Motorlu Taşıtlar Tarafından Atmosfere Bırakılan Egzoz Emisyonları ve Tahmini Miktarlarının Belirlenmesi

Murat ÇETİN, Tevfik Oğuzhan ERGÜDER

Fotopolimerizasyon Metodunu Kullanarak Yeni Tip Poli (Öjenol-ko-metil metakrilat-kohidroksietilmetakrilat) Terpolimerinin Sentezlenmesi: Karakterizasyonu ve Termal Özelliklerinin İncelenmesi

Fehmi Saltan