thesis.page.titleprefix FLAME AEROSOL SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF PURE AND COPPER DOPED TITANIUM DIOXIDE
Date
2022-01-20
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Recently, applications of doped titanium dioxide nanoparticles are getting lot
of attention from researchers. Especially nano-sized structures have found their way
in the most promising research fields such as energy storage and production, carbon
dioxide photo-reduction, pigments manufacturing, and water purification. Biggest
interest is due to the enhanced characteristics of titania with better photocatalytic
activity when it is doped.
Flame Spray Pyrolysis (FSP) is one of the manufacturing methods in the
production of nano TiO2, which is applied in this thesis. Operating parameters affect
the morphology, crystallinity, optical properties, and the crystal phase of TiO2 in FSP
production. TiO2, and 5 and 10 % copper doped TiO2 (Cu/TiO2) have been
manufactured in a short residence time to avoid sintering. The products were
characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption-desorption analysis (BET),
scanning electron microscopy (SEM), transmission and high resolution electron
microscopy (TEM/HRTEM) analysis, and ultra violet- visible- diffuse reflectance
spectroscopy (UV-vis- DRS), in order to understand their characteristics such as
crystallinity, morphology, particle size distribution, surface area, crystal phase
content and optical properties. Characterization results of pure and Cu doped TiO2
showed that, fine nanoparticles had been manufactured with a high surface area that
increased with adding more copper. Rutile phase was found to be the dominating
crystal phase. It has also been found that adding copper to TiO2 increased the band
gap for the manufactured products in this work. The band gaps energy values for
TiO2, 5 % Cu/TiO2 and 10 % Cu/TiO2 were found as 3.59, 3.79 and 3.85 eV
respectively.
Description
SAF VE BAKIR KATKILI TİTANYUM DİOKSİTİN ALEV AEROSOL
YÖNTEMİYLE SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU
ÖZ: Son zamanlarda, katkılı titanyum dioksit nanopartiküllerinin uygulamaları araştırmacılardan büyük ilgi görmektedir. Özellikle enerji üretimi ve depolama, karbondioksit foto indirgeme, pigment üretimi ve su arıtma gibi araştırma alanlarında ümit verici sonuçlar elde edilmiştir. En büyük ilgi de, TiO2’in katkılandığında daha iyi fotokatalitik özellik göstermesinden kaynaklanmaktadır. Alev Sprey Piroliz (ASP), bu tezde de uygulanan, nano TiO2 üretim yöntemlerinden biridir. ASP operasyon parametreleri üretimin sonunda TiO2'nin morfolojisini, kristalliğini, optik özelliklerini ve kristal fazını etkiler. Bu tezde TiO2 ve 5 ve % 10 bakır katkılı TiO2 (Cu/TiO2), sinterlemeyi önlemek için kısa bir reaktörde kalma süresinde üretilmiştir. Ürünler X-ışını kırınımı (XRD), N2 adsorpsiyon desorpsiyon analizi (BET), taramalı elektron mikroskobu (SEM), transmisyon ve yüksek çözünürlüklü elektron mikroskobu (TEM / HRTEM) analizi, ve ultra viole görünür-difüz yansıtma (UV-vis-DRS) ile karakterize edilmiştir.. Kristallik, morfoloji, parçacık boyutu dağılımı, yüzey alanı, kristal faz içeriği ve optik özellikler gibi özellikleri aydınlatılmıştır. Saf ve Cu katkılı TiO2'nin (Cu/TiO2) karakterizasyon sonuçları, daha fazla bakır eklenmesiyle artan yüksek yüzey alanına sahip çok küçük tane boyutlarında nanopartiküllerin üretildiğini göstermiştir. Rutil fazın baskın kristal faz olduğu bulunmuştur. TiO2'ye bakır ilavesinin uygulanan çalışma aralığında bant aralığını artırdığı görülmüştür. TiO2, 5 ve 10 % Cu/TiO2 için bant aralığı enerji değerleri sırasıyla 3.59, 3.79 ve 3.85 eV olarak bulunmuştur.
ÖZ: Son zamanlarda, katkılı titanyum dioksit nanopartiküllerinin uygulamaları araştırmacılardan büyük ilgi görmektedir. Özellikle enerji üretimi ve depolama, karbondioksit foto indirgeme, pigment üretimi ve su arıtma gibi araştırma alanlarında ümit verici sonuçlar elde edilmiştir. En büyük ilgi de, TiO2’in katkılandığında daha iyi fotokatalitik özellik göstermesinden kaynaklanmaktadır. Alev Sprey Piroliz (ASP), bu tezde de uygulanan, nano TiO2 üretim yöntemlerinden biridir. ASP operasyon parametreleri üretimin sonunda TiO2'nin morfolojisini, kristalliğini, optik özelliklerini ve kristal fazını etkiler. Bu tezde TiO2 ve 5 ve % 10 bakır katkılı TiO2 (Cu/TiO2), sinterlemeyi önlemek için kısa bir reaktörde kalma süresinde üretilmiştir. Ürünler X-ışını kırınımı (XRD), N2 adsorpsiyon desorpsiyon analizi (BET), taramalı elektron mikroskobu (SEM), transmisyon ve yüksek çözünürlüklü elektron mikroskobu (TEM / HRTEM) analizi, ve ultra viole görünür-difüz yansıtma (UV-vis-DRS) ile karakterize edilmiştir.. Kristallik, morfoloji, parçacık boyutu dağılımı, yüzey alanı, kristal faz içeriği ve optik özellikler gibi özellikleri aydınlatılmıştır. Saf ve Cu katkılı TiO2'nin (Cu/TiO2) karakterizasyon sonuçları, daha fazla bakır eklenmesiyle artan yüksek yüzey alanına sahip çok küçük tane boyutlarında nanopartiküllerin üretildiğini göstermiştir. Rutil fazın baskın kristal faz olduğu bulunmuştur. TiO2'ye bakır ilavesinin uygulanan çalışma aralığında bant aralığını artırdığı görülmüştür. TiO2, 5 ve 10 % Cu/TiO2 için bant aralığı enerji değerleri sırasıyla 3.59, 3.79 ve 3.85 eV olarak bulunmuştur.
Keywords
chemical engineering