Bazı ftalosiyanin türevlerinin titanyum dioksit (TiO2) üzerine yüklenmesi ile yeni fotokatalizörlerin üretimi

Abstract

İleri Yükseltgenme Yöntemleri (İYY) su ve havada bulunan zararlı organik, inorganik ve mikrobiyal kirleticileri gidermek için etkin bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Sunulan çalışma aktif bir fotokatalizör olan TiO2 üzerine bir grup ftalosiyaninin türevinin (Pc) yüklemesi ile TiO2-Pc nanokompozitlerinin hazırlanmasını içermektedir. Çalışma TiO2 nanotozları üzerine metalli (MePc) ve metalsiz ftalosiyaninlerin (Pc) yüklenmesi ile daha uzun dalga boylu ışınlarla duyarlaştırılabilen fotokatalizörlerin üretimine odaklanmıştır. Çok daha düşük enerjili ışınların varlığında Pc'nin LUMO seviyesindeki bir elektron TiO2'nin iletkenlik bandına geçerken TiO2'nin değerlik bandındaki pozitif çukur (h+) Pc'nin HOMO düzeyine ulaşır. Böylece TiO2'in fotokatalitik etkinliğinin artması beklenir. Bu amaçla TiO2 (1,25g/L) üzerine kütlece %1 oranında Pc yüklemesi yapıldı. Yükleme yapılan ftalosiyaninler metil gruplu (-CH3) ve etil gruplu (-C2H5) olmak üzere iki farklı türevi içermektedir. Pc-TiO2 model organik kirletici olarak seçilen 4-klorofenol'ün (4-KF) fotokatalitik parçalanması için kullanıldı. Hazırlanan kompozitlerin (1,0 g/L) varlığında başlangıç derişimi 20 mg/L (0,16 mM) olan 4-KF'ün fotokatalitik giderimi için 90 dakikalık süreçte izlendi. Işınlama kaynağı olarak 254 nm ve 365 nm dalga boylarında ışın üreten UV lambası kullanıldı. Bu ışın kaynakları dışında 400 nm'den daha uzun dalga boylu ışınlar üreten beyaz ışık kaynağı da kullanıldı. Ortamda bozunmadan kalan 4-KF miktarı spektrofotometrik (4-aminoantipirin ile renklendirme) ve kromatografik (HPLC) yöntemlerle izlendi. Elde edilen verilerden zamana karşı % giderim grafikleri çizilerek katalizörlerin giderim etkinlikleri karşılaştırıldı. Maalesef üretilen ftalosiyanin yüklü katalizörlerin hiç biri tek başına TiO2 kullanılarak elde edilen giderim verilerinin üzerine çıkamamıştır. Hazırlanan ftalosiyanin türevlerinin yüklenmesiyle elde edilen katalizörlerin fotokatalitik işlemler için etkin olmadığı açıktır. Advanced Oxidation Technologies (AOTs) is used for effective removal of organic, inorganic and microbial pollutants present in water and air. Present study consists the production of TiO2-Pc nano-composites that is prepared by immobilization of a group of phthalocyanine derivatives (Pc) on TiO2 surface. The study concentrated on production of metallo (MePc) and free-phthalocyanine immobilized TiO2 photocatalyst that can be sensitized by longer wavelength light. In the presence of low energy light, the electron in LUMO level of Pc is transferred into conductive band of TiO2 and positive hole (h+) in the valance band of TiO2 reaches HOMO level of Pc. Therefore, it is expected that photocatalytic action of the catalyst is increased. For this, 1%(w/w) Pc was immobilized on TiO2 (1.25 g/L). Immobilized phthalocyanines were two groups namely, methyl (-CH3) and ethyl (-C2H5) Pc derivatives. Pc-TiO2 were used for photocatalytic destruction of model organic pollutant 4-chlorophenol (4-CP). Photocatalytic degradation of 4-CP solution at 20 mg/L (0.16 mM) initial concentration was monitored for 90 minutes exposure period in the presence of prepared catalyst. A UV lamp producing light at 254 nm and 365 nm wavelength were used as light source. Apart from these sources, a day light lamp producing light higher than 400 nm wavelength was also employed for exposure. Remaining 4-CP amounts were monitored by spectrophotometric (color formation with 4-aminoantipyrine) and chromatographic (HPLC) methods. From the obtained data removal percentages were plotted against exposure time and catalyst effectiveness was compared. Unfortunately, none of Pc loaded catalysts provided higher removal rates than neat TiO2. It is clear that prepared phthalocyanine immobilized TiO2 catalysts are not effective catalysts for photocatalytic processes.