Electrochemical synthesis of nanostructured ZnO films, Mn and Al doped and photocatalytic activities.

TEZ12867Tez (Doktora) -- Çukurova Üniversitesi, Adana, 2017.Kaynakça (s. 163-174) var.XXII, 175 s. :_res. (bzs. rnk.), tablo ;_29 cm.Bu çalışmada, elektrokimyasal çöktürme yöntemiyle morfolojik ve yapısal özellikler kontrollü bir şekilde değiştirilerek, çubuk, levha ve çiçek morfolojilerde nanoyapılı ZnO filmlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, çeşitli destek elektrolitlerin (KCl, CH3COONH4 ve CH3COONa) morfoloji üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Morfolojiyi çubuk yapıdan levha ve çiçek yapıya dönüştüren mekanizma FE-SEM ve XRD analizleri yardımıyla aydınlatılmaya çalışılmış ve detaylı bir şekilde açıklanmıştır. ZnO nanoyapılı malzemelerin yasak enerji aralıkları, elektronik ve yüzey özellikleri sırasıyla UV-vis analizi, Mott-Schottky ve temas açısı ölçümleri yardımıyla belirlenmiştir. Elde edilen ZnO nanoyapılardan, yüksek katalitik aktivite sergileyen morfolojinin nanolevha olduğu, bu morfolojinin gün ışığını etkili şekilde toplama ve dağıtma avantajı sunabildiği belirlenmiştir. Ayrıca, daha yüksek etkinlik gösteren nanolevha yapılı ZnO filmlerin katalitik özelliklerini arttırabilmek için, bu yapıların üretimi sırasında sentez çözeltisi içerisine farklı derişimlerde Mn ve Al katkılar ilave edilmiştir. İlave edilen katkıların ZnO nanoyapıların morfolojik, kristalografik, optik, elektronik ve yüzey özellikleri ile bant yapısı üzerine etkileri detaylı olarak araştırılmıştır. Mn ve Al katkılama ile ZnO nanoyapıların enerji bant aralıklarının (Eg) 2.60 eV’ a kadar düştüğü, elektronik ve kristalografik özelliklerinin iyileştirildiği belirlenmiştir. Bu özellikler, etanolün fotokatalitik parçalanması sırasında elektrotların etkinliği ile ilişkilendirilerek aydınlatılmaya çalışılmıştır. Sırasıyla, Al ve Mn katkılı ZnO nanoyapıların, katkısız ZnO nanoyapılara oranla çok daha yüksek fotokatalitik etkinlik gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır.In this study, uniformity and reproducibility of well-defined nanostructured ZnO films were studied in different morphologies (rod, plate, flowers), by changing the critical parameters of electrochemical deposition method. For this purpose, the effect of various supporting electrolytes (KCl, CH3COONH4 ve CH3COONa) has been investigated. It was also studied and explained in detail, the mechanism of shifting the morphology from rod to plate to flower like structure of ZnO with the help of FE-SEM and XRD analyzes. The energy band gap (Eg) values, electronic and surface properties were determined by UV-Vis analysis, Mott-Schottky and contact angle measurements, respectively. It was found that the ZnO nanoplate morphology exhibiting high catalytic activity which can offer the advantage of effectively collecting and distributing sunlight (Light Harvesting Assembly). Also, in order to increase the catalytic properties of nanoplate structured ZnO films, Mn and Al were added in the synthesis solution, at different concentrations during the electrodeposition. The effects of dopants on the morphological, crystallographic, optical, electronic properties and band structure of ZnO nanostructures were investigated in detail. It has been determined that the band gap (Eg) of ZnO nanostructures are decreased to 2.60 eV and their electronic and crystallographic properties are improved by doping Mn and Al. These properties have been tried to be elucidated by associating with the activity of the electrodes during the photocatalytic degradation of ethanol. The Al and Mn-doped ZnO nanostructures exhibit much higher catalytic activity than the pure ZnO nanostructures, respectively.Bu Çalışma Ç.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje no: FEF2014D4

Development of photoactive material using zinc oxide and photo-corrosion.

TEZ9824Tez (Yüksek Lisans) -- Çukurova Üniversitesi, Adana, 2012.Kaynakça (s. 103-108) var.xv, 122 s. : res. (bzs. rnk.), tablo ; 29 cm.Bu çalışmada, ZnO ince filmler elektrokimyasal yolla ITO (indiyum kalay oksit) kaplı cam yüzey üzerine çöktürülmüştür. Çöktürme işlemi için uygun potansiyel ve akım yoğunluğu değerlerinin belirlenmesi amacıyla dönüşümlü voltametri ve galvonastatik yöntemlerden yararlanılmıştır. ZnO filminin fiziksel-kimyasal özellikleri çöktürme parametreleri yardımıyladeğiştirilmeye çalışılmıştır. Çöktürme parametrelerinin ZnO film morfolojisi üzerine etkisi, SEM, EDX, XRD ve AFM analizleri yardımıylaaydınlatılmaya çalışılmıştır. Yarı iletken malzemelerin bant aralıkları UV-vis. ölçümleri yardımı ile belirlenmiştir. Bu sayede bant aralığının katalitik etkinlik üzerine etkisi incelenmiştir. Mott-Schottky analizleri yardımıyla, elektronik özellikler ve çöktürme parametreleri arasındaki ilişki tartışılmıştır. Hazırlanan yarı iletken elektrotların katalitik etkilerinin belirlenebilmesi amacıyla bir foto elektrokimyasal hücrede, karanlıkta ve ışık altında (gün ışığını simüle etmek amacıyla) dönüşümlü voltametri çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca elde edilen ZnO filmlerin foto-korozyona karşı dayanımlarının incelenmesi amacıyla Elektrokimyasal Impedans Spektroskopi (EIS) çalışmaları yapılmıştır. Çalışma sonunda, hazırlanan tüm ZnO filmlerin n-tipi yarı iletken özellikte ve bant aralıklarının da 3,3 eV dolayında olduğu belirlenmiştir. -0,9 ve -1,1 V’ da 10 dakika süre ile çöktürme yapılarak elde edilen ZnO filmlerin, daha iyi katalitik etkinlik gösterdiği belirlenmiştir. Ancak bu filmlerin, UV ışığına maruz kaldıklarında, foto-korozyon kolayca gerçekleşmiş ve katalitik etkinliklerinde azalma olmuştur. Daha negatif çöktürme potansiyeli ile tanecik boyutunun daha büyük olduğu, elde edilen ZnO filminin daha düşük katalitik etkinlik gösterdiği ve fotokorozyona karşı daha düşük kararlılığa sahip olduğu belirlenmiştir.In this study, ZnO thin films were deposited on ITO (indium tin oxide) coated glass substrate by electrochemical route. Cyclic voltammetry and galvanostatic studies were carried out to determine the suitable potential and current densityvalues. Physical-chemical properties of ZnO films tried to be changed with the help of the deposition parameters. The effect of the deposition parameters on the morphology of ZnO film were characterized by SEM, EDX, XRD and AFM analysis studies. Also, energy band gap values were determined by UV-Vis measurements. In this way, the effect of band gap on the catalytic activity is investigated. With the help of Mott-Schottky analysis, the relationship between electronic properties and deposition parameters are discussed. In order to determine the catalytic efficiency, cyclic voltammetry studies was carried out in a photo electrochemical cell under dark and illuminated conditions by prepared semiconductor electrodes. In addition, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) studies were carried out in order to examine the photo-corrosion resistance of obtained ZnO films.At the end of study, all prepared ZnO films are determined that n-type semiconductor characteristics and the band gaps of about 3.3 eV. ZnO films obtained by -0.9 V and -1.1 V deposition potentials for 10 minutes demonstrated beter catalytic efficiency. However the stability of this deposit was found not to be good enough, after exposure to UV radiation. Under UV radiation the photo-corrosion of these films take place readily and the efficiency is lost. More negative deposition potential could gave greater particles, exhibit less efficiency and it has lower stability against photo-corrosion is determined.Bu çalışma Ç.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: FEF2011YL36