Sulu Ortamda Anodik Yükseltgenmeyle Elde Edilen Nanotüp Yapılı TiO2 Elektrotların Fotoelektrokimyasal Performansı

Abstract

Levha halindeki titanyum metalinin yüzeyinde iki farklı yöntemle TiO2 oluşturulmuştur. Kullanılan ilk yöntem termal yükseltgenme ikincisi ise anodik yükseltgenmedir. Termal yükseltgenme ile TiO2 eldesi, Ti levhanın hava ortamında laboratuvar fırınında 3 saat ısıtılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Anodik yükseltgenme HF içeren sulu elektrolit içerisinde 20 V sabit gerilimin Ti levhaya uygulanmasıyla yapılmıştır. Anodik yükseltgeme yöntemi ile Ti levha yüzeyinde nanotüp yapılı amorf TiO2 elde edilmektedir. Amorf yapının kristallenmesi için hava ortamında laboratuvar fırınında 3 saat ısıtma uygulanmıştır. Her iki yöntemde de elektrotlar 400, 500, 550, 600, 650 ve 700 °C’de ısıl muameleye tabi tutulmuştur. Elde edilen elektrotlar XRD ve SEM yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. XRD sonuçları, 500 °C’ye kadar kalsine edilen elektrotların yüzeyindeki TiO2’nin çoğunun amorf yapıda olduğunu, 600 °C ve daha yüksek sıcaklıklarda kalsine edilenlerin çok büyük oranda kristal yapıda olduğunu göstermiştir. Hazırlanan elektrotların 0,5 M Na2SO4 çözeltisinde UV ışığı altında fotoakım değerleri ölçülmüş ve fotoelektrokimyasal performansları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Farklı yöntemler kullanılarak ve farklı sıcaklıklarda elde edilen elektrotların performansları karşılaştırıldığında en yüksek fotoakım değeri, Ti levha yüzeyinde 20 dakikalık anodik yükseltgemeyle üretilen ve 650 °C’de kalsine edilen elektrotla (TiNT-HF-650-20dk) elde edilmiştir. Anodik yükseltgenme yöntemiyle hazırlanan nanotüp yapılı TiO2’nin UV ışığı altında elde edilen fotoakım değerinin termal yükseltgenme ile elde edilene kıyasla 1,5 kata yakın daha yüksek olduğu belirlenmiştir. 20 dakikalık kısa bir sürede anodik yükseltgenme ile sulu ortamda nanotüp yapılı olarak elde edilebilen TiO2 elektrodunun fotoelektrokimyasal performansında kayda değer bir iyileşme olduğu belirlenmiştir.