Ftalosiyanin yüklü titanyum dioksit (Pc/TiO2) ile Cr(VI) iyonlarının sulu çözeltiden fotokatalitik giderimi

Abstract

Bu tez çalışmasında, titanyum dioksite yüklenmiş ftalosiyanin sulu süspansiyonsiyonları (Pc/TiO2) ile Cr(VI) iyonlarının fotokatalitik giderimi araştırılmıştır. Azometin köprülü fenolik ftalosiyaninler (Pc) ilk kez TiO2'in duyarlaştırılmasında kullanıldı. Pc türevleri i) non-periferal veya periferal pozisyonda substituentleri içerecek, ii) etil veya metil uç gruplu, iii) Pc molekülünün merkez boşluğunda metal iyonlarını (Co2+, TiO2+, Zn2+, Fe2+, Cu2+ ve Ni2+) içerecek şekilde özel olarak dizayn edildi. Pc/TiO2 nanokompozit katalizörlerinin üretilmesinde toplam 28 türev kullanıldı. Katalizörler (2g/L) pH 2'de 365 nm'lik bir ışın kaynağı kullanılarak 10 mg/L derişimli Cr(VI) çözeltisinin giderimi için test edildi. Test çözeltisindeki Cr(VI) derişimi standart spektrofotometrik yöntemle ölçüldü. Belli ışınlama süreci sonrasında giderim yüzdeleri (%) hesaplanarak saf TiO2 ile elde edilenlerle karşılaştırıldı. Hazırlanan Pc/TiO2 katalizörleri Cr(VI) iyonlarının fotokatalitik giderimi için oldukça etkindir. 10 mg/L Cr(VI) başlangıç derişiminde Pc/TiO2 katalizörüyle neredeyse tam bir giderim sağlandı ve katalizör daha yüksek derişimlerde (20 mg/L) bile hala etkin bulundu. Etil/metil gruplu periferal türevler non-periferal olanlardan daha etkili olup yapıda metal iyonlarının bulunması katalizörün fotokatalitik etkinliğini artırmaktadır. Pc türevleriyle duyarlaştırmanın TiO2'de elektron transferini kolaylaştırdığı açıktır ve yarı iletken TiO2'in iletkenlik bandına daha fazla elektron sağlamaktadır. Bu elektronlar kolaylıkla Cr(VI) iyonlarına aktarılarak Cr(III)'e indirgenmeye yol açar. Sonuç olarak üretilen Pc/TiO2 nanokompozit katalizörler sudan Cr(VI) iyonlarının etkili giderimi için kullanılabilir. In this study, photocatalytic removal of Cr(VI) ions with aqueous suspension of phtalocyanine immobilized titanium dioxide (Pc/TiO2) was investigated. Azomethine bridged phenolic phtalocyanines (Pc) were first time used for sensitization of TiO2. Pc molecules were specially designed that containing; i) substituents at non-peripheral or peripheral position, ii) ethyl or methyl end grup, iii) metal ions (Co2+, TiO2+, Zn2+, Fe2+, Cu2+ and Ni2+) at the central cavity of Pc molecule. Total 28 derivatives were used for production of Pc/TiO2 nanocomposite catalysts. Catalysts (2 g/L) were tested for removal of 10 mg/L Cr(VI) solution employing a 365 nm light for 150 min. exposure at pH 2. The Cr(VI) concentration was measured employing spectrophotometric method. Removal percentages (%) were calculated after exposure periods and were compared with neat TiO2. Prepared Pc/TiO2 catalysts were highly effective for photocatalytic removal of Cr(VI) ions. Total removal was achieved with Pc/TiO2 catalyst at 10 mg/L initial Cr(VI) concentration and they were still effective for higher concentration (20 mg/L). Peripheral derivatives with etlhyl/methyl groups were more effective than non-peripheral ones and presence of metal ion in the structure increased the catalyst's photocatalytic action. It is clear that sensitization of TiO2 with Pc derivatives eases the electron transfer and provides more electrons at conductive band of TiO2 semiconductor. These electrons are easily transferred to Cr(VI) ions leading to reduction to Cr(III). As a result, produced Pc/TiO2 nanocomposite catalysts can be used for effective removal of Cr(VI) ions from water.