Gümüş nanoparçacık eklenmiş poli (N-metilanilin) kürelerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

İletken polimerler (CP'ler), kolay hazırlanma yöntemleri ve yarı iletken ile metallerin elektriksel özelliklerini birleştirmenin yanı sıra, düşük maliyetleri sayesinde günümüzde akademi ve endüstride büyük ilgi çekmektedir. Bu tezde, birden fazla bileşenli yapıya sahip görünür ışık altında çalışan fotokatalizör, gümüş nanoparçacık eklenmiş poli (N-metilanilin) küreler (PNMA-AgNP'ler), sırasıyla oksidatif kimyasal polimerizasyon ve sıvı emdirme yöntemleri kullanılarak hazırlanmıştır. Elde edilen parçacıkların karakterizasyonu SEM, TEM, EDX, XPS, FTIR ve ICP-OES kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre 300 nm civarında bir boyuta sahip PNMA nanoküreleri hazırlanmış ve üzerine 3 nm civarı gümüş nanoparçacıklar başarılı bir şekilde eklenmiştir. Daha sonra PNMA-AgNP kompozit malzemenin, güneş ışığı altında boya moleküllerinin bozulmasındaki etkinliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, gümüş nanoparçacıkların eklendiği PNMA küreleri, solar simulatör altında 30 dakikada %98.5 lik bir metilen mavisi giderimi sağlarken, aynı şartlarda PANI ve boş PNMA 90 dakikada sırası ile % 32 ve %44 lük bir giderim sağlamışlardır.PNMA-AgNP kompozit malzemenin yüksek fotokatalitik etki göstermesini, eklenen gümüş nanoparçacıklarının sahip olduğu yüzez plasmon etkisi ile açıklamak mümkündür. Bu özellik sayesinde yapının soğurma özelliğinin arttığı, bunun da fotokatalizörün yük ayırma verimliliğini arttırarak fotokatalitik işlem sırasında üretilen elektronlar ve boşluklar arasında yük rekombinasyon olasılığının azalmasına sebep olduğu düşünülmektedir. Elde edilen deney sonuçları, PNMA-AgNP kompozit malzemesinin, güneş ışığı altında boya moleküllerinin parçalanması için fotokatalizör olarak potansiyel uygulamaya sahip olduğunu göstermektedir.

Due to the easy preparation, low cost besides combining the electrical properties of a semiconductor and metals, conducting polymers (CPs) nowadays attracts great attention to academia and industry. In this thesis, a multi-component visible-light-driven photocatalyst having the structure; poly(N-methyl aniline) silver nanoparticles (PNMA-AgNPs) was successfully prepared by using oxidative chemical polymerization and liquid impregnation methods, respectively. Characterization of resulting particles was performed by using SEM, TEM, EDX, XPS, FTIR, and ICP-OES. According to that characterization, PNMA nanospheres with a size of around 300 nm were prepared and 3 nm silver nanoparticles were successfully added onto them. After that, the potential of PNMA-AgNPs composite material in the degradation of dye molecules under solar light was investigated. The silver nanoparticles added PNMA (PNMA-AgNPs) photocatalyst shows enhanced photocatalytic activity for Methylene Blue (MB) degradation (98.5%) achieved after only 30 min exposure of solar light time compared to PANI (32 %), and single PNMA (44 %) even after extended light irradiation times 90 min.The enhanced photocatalytic activity of PNMA-AgNPs photocatalyst is ascribed to Surface Plasmon effect of silver nanoparticles which increases the charge separation efficiency by improvement in absorption property of the resulting structure which allows the decrease in the probability of charge recombination among produced electrons and holes during the photocatalytic process. The experimental results confirmed that PNMA-AgNPs composites have the potential application as photocatalyst for the degradation of dye molecules under solar light illumination.