Yüzeyinde İndirgenen Gümüş Nanopartiküllerin Grafitik Karbon Nitrür Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Creative Commons License

Arat R.

35. Ulusal Kimya Kongresi, Diyarbakır, Türkiye, 9 - 12 Eylül 2024

  • Yayın Türü: Bildiri / Yayınlanmadı
  • Basıldığı Şehir: Diyarbakır
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • İstanbul Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Grafitik karbon nitrür (g-C3N4), karbon ve azotun sp2 hibridizasyonu yoluyla π konjuge grafit düzlemlerden oluşan, iki boyutlu bir yapıya sahip, metal içermeyen, polimerik yarı iletken malzemedir. Nispeten dar bant boşluğu (~2.7 eV), yüksek kimyasal kararlılığı ve uygun bant pozisyonları gibi özellikleri, g-C3N4'ü su arıtımı için ümit verici bir fotokatalizör yapmaktadır [1]. Ancak görünür ışığın sınırlı bir bölgesini absorbe etmesi ve foto-indüklenmiş elektron-hol rekombinasyonunun hızlı gerçekleşmesi nedeniyle; hem yük rekombinasyonunu yavaşlatmak hem de daha geniş bant aralığını absorplayabilen ve daha yüksek fotokatalitik aktiviteye sahip g-C3N4 bazlı yeni fotokatalizörler geliştirmek amacıyla çalışmalara devam edilmektedir [2]. Fotokatalitik aktiviteyi iyileştirmek için kullanılan yöntemlerden bir tanesi g-C3N4 tabakası üzerinde ametal ve soy metal ile katkılama (doplama) yapılmasıdır. Bu sayede g-C3N4’ün yapısal gözenekliliği ve yük rekombinasyonu bir dereceye kadar iyileştirilirken; görünür ışığı verimli bir şekilde absorpsiyonu ve yüzey plazmon rezonans etkisiyle fotokatalitik aktivitesi arttırılmaktadır [3]. Bu çalışmada, naftalinin inert atmosferde N,N-Dimethylacetamide (DMAc) içinde sodyum metali ile indirgenmesiyle hazırlanan sodyum-naftalinit (Na-Np) reaktifiyle, g-C3N4 yüzeyinde gümüş nanopartikülleri (AgNP) indirgenmiştir. Farklı karbon/sodyum (C/Na mol oranları: 20/1, 10/1 ve 5/1) oranları kullanılarak indirgenen AgNP’lerin, g-C3N4’ün optik özelliklerine, bant aralığına, kristal yapısına ve morfolojisine olan etkisi; PL, UV-Vis-DRS, FT-IR, XRD, SEM ve BET analizleriyle incelenmiştir. Çalışmada, sodyum oranının artmasıyla beraber, g-C3N4 yüzeyinde çok daha fazla AgNP indirgenmiş; bu da nanokompozitte gümüş partiküllerinin çok daha baskın olmasına yol açtığı görülmüştür.

Graphitic carbon nitride (g-C3N4) is a metal-free polymeric semiconductor material with a two-dimensional structure consisting of π-conjugated graphite planes through sp2 hybridization of carbon and nitrogen. Its properties such as relatively narrow band gap (~2.7 eV), high chemical stability and suitable band positions make g-C3N4 a promising photocatalyst for water treatment [1]. However, due to its absorption of a limited region of visible light and rapid photoinduced electron-hole recombination; studies are ongoing to slow down charge recombination and to develop new g-C3N4 based photocatalysts that can absorb wider band gaps and have higher photocatalytic activity [2]. One of the methods used to improve photocatalytic activity is to dope the g-C3N4 layer with nonmetals and noble metals. In this way, the structural porosity and charge recombination of g-C3N4 are improved to some extent, while efficient absorption of visible light and photocatalytic activity are increased by surface plasmon resonance effect [3]. In this study, silver nanoparticles (AgNP) were reduced on the g-C3N4 surface with sodium-naphthalenide (Na-Np) reagent prepared by reducing naphthalene with sodium metal in N,N-Dimethylacetamide (DMAc) in inert atmosphere. The effects of reduced AgNPs by using different carbon/sodium (C/Na molar ratios: 20/1, 10/1 and 5/1) ratios on the optical properties, band gap, crystal structure and morphology of g-C3N4 were investigated by PL, UV-Vis-DRS, FT-IR, XRD, SEM and BET analyses. In the study, it was observed that with the increase of sodium ratio, much more AgNP was reduced on the g-C3N4 surface, which led to a much more dominant silver particles in the nanocomposite.