Karbondioksitin metal-organik çerçeve (MOF) bazlı fotokatalizörlerle metanole fotokatalitik indirgenmesi

Abstract

Atmosferdeki sera gazları ve karbondioksit (CO2) birikimi sanayileşmeyle birlikte büyük ölçüde artmıştır. Bu durum, küresel ısınma ve iklim değişikliği gibi ciddi sorunlara neden olmaktadır. Bu nedenle bu birikimlerin engellenmesi gerekmektedir. CO2 indirgenmesi bu sorunlar için geliştirilen çözümlerden biridir. CO2 indirgenmesi, birçok yöntemle yapılabilir. Ancak hem çevresel açıdan hem de sürdürülebilir olup enerji tüketiminin az olması açısından, fotokatalitik karbondioksit indirgenmesi en etkili yollardan biridir. Bu tezde, CO2'in fotokatalitik indirgenmesi için titanyum dioksit katkılı bakır metal organik çerçeve bazlı farklı fotokatalizörler sentezlenmiştir. Metal organik kafesler, ayarlanabilir yapısı, mikrogözenekleri, kolaylıkla modifiye edilebilmesi gibi özelliklerinden dolayı günümüzde oldukça fazla araştırılan ileri malzemelerdir. Bu nedenle, tez çalışmasında, fotokatalizörün etkisini arttırmak için sentezlenerek titanyum dioksit ile birleştirilmiştir. Sentezlenen fotokatalizörün fotoaktivitesi, sentetik boya indirgeme reaksiyonu ile belirlenmiştir. Cu-MOF, Cu-MOF-NH2, TiO2/Cu-MOF ve TiO2/Cu-MOF-NH2 fotokatalizörleri Fourrier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve X-Ray Kırınım (XRD) testi gibi testler kullanılarak karakterize edilmiştir. Geliştirilen fotokatalizörler CO2'in metanole indirgenme deneyinde kullanılmış ve metanol verimi değerlendirilmiştir.

The accumulation of greenhouse gases and carbon dioxide (CO2) in the atmosphere has greatly increased with industrialization. This situation causes serious problems such as global warming and climate change. Therefore, these accumulations should be prevented. CO2 reduction is one of the solutions developed for these problems. CO2 reduction can be performed with many techniques. The photocatalytic carbon dioxide reduction is one of the most effective, environmental friendly and sustainable methods due to the low energy consumption. In this thesis, different photocatalysts based on titanium dioxide doped copper metal organic framework were synthesized for the photocatalytic reduction of CO2. Metal organic frameworks are advanced materials due to their adjustable structure, micropores, and ease of modification features. Therefore, in the thesis, metal organic frameworks were synthesized and combined with titanium dioxide to increase the effect of the photocatalytic activity. The photoactivity of the synthesized photocatalyst was determined by the synthetic dye reduction reaction. Cu-MOF, Cu-MOF-NH2, TiO2/Cu-MOF and TiO2/Cu-MOF-NH2 photocatalysts were characterized by means of Fourrier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), and X-Ray Diffraction (XRD) test. The synthesized photocatalysts were used in the reduction experiment of CO2 to methanol and the methanol yield was evaluated.