Production and Characterization of Boron Doped $TiO_2$ Nanotube Photocatalysts

Bor Katkılı $TiO_2$ Nanotüp Fotokatalizörlerinin Üretimi ve Karakterizasyonu

Abstract

The TiO2 nanotube photocatalysts were synthesized by anodization of titanium plates. Boron addition of synthesized TiO2 nanotube photocatalysts was carried out by electrochemical treatment in boric acidcontaining electrolyte. The characterization of pure and doped photocatalysts was performed by SEM-EDS, XRD, XPS and chronoamperometry measurements. It was determined with the SEM analysis that the nanotubes formed on the surface of photocatalysts completed the formation and showed a homogeneous distribution in the range of 100-120 nm with their average diameter. In addition, the presence of Ti, O and B in the content of photocatalysts has been proven by the EDS analysis. It was observed with the XRD analysis of the photocatalysts that the crystal phase of the samples was the anatase phase and there was not any rutile phase. The XPS analysis showed that boron-boron was incorporated into TiO2 and its chemical bond could be Ti-B-O. With chronoamperometric measurements, it has been determined that the photocurrent density of B doped TiO2 nanotube photocatalysts (175 µA/cm2 ) is much higher than pure TiO2 nanotube photocatalysts (50 µA/cm2 ) under the UV irradiation. The photocatalytic activities of the produced photocatalysts were carried out using Orange G dye and it was determined that the B-doped TiO2 nanotube photocatalyst showed 24.75% more decomposition than the pure TiO2 nanotube photocatalyst.

Özet

TiO2 nanotüp fotokatalizörleri titanyum levhaların anodizasyonu ile sentezlenmiştir. Sentezlenmiş olan TiO2 nanotüp fotokatalizörlerinin bor katkılaması, borik asit içeren elektrolit içerisinde elektrokimyasal muamele ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen saf ve katkılı fotokatalizörlerin karakterizasyonu SEM-EDS, XRD, XPS ve kronoamperometri ölçümleri ile yapılmıştır. SEM analizleri yardımıyla fotokatalizörlerin yüzeyinde oluşturulmuş nanotüplerin oluşumunu tamamladığı ve ortalama çaplarının 100-120 nm aralığında homojen bir dağılım sergilediği belirlenmiştir. Ayrıca, EDS analizleri ile fotokatalizörlerin içeriğinde Ti, O ve B varlığı kanıtlanmıştır. Fotokatalizörlerin XRD analizleri ile numunelerin kristal fazının anataz fazı olduğu ve rutil fazın bulunmadığı görülmüştür. XPS analizi, borun TiO2’ye katkılandığını ve kimyasal bağının Ti-B-O olabileceğini gösterdi. Kronoamperometrik ölçümler ile UV ışınlama altında B katkılanmış TiO2 nanotüp fotokatalizörlerinin (175 µA/cm2 ) fotoakım yoğunluğu katılama yapılmamış TiO2 nanotüp fotokatalizörlerinden (50 µA/cm2 ) çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Üretilen fotokatalizörlerin fotokatalitik aktiviteleri Orange G boyası kullanılarak gerçekleştirilmiş ve B katkılı TiO2 nanotüp fotokatalizörünün, katkısız TiO2 fotokatalizörüne göre %24,75 oranında daha fazla giderim gösterdiği belirlenmiştir.