Sol-jel yöntemiyle hazırlanan metal ftalosiyanin katkılı TiO2 filmlerin optik ve yapısal özelliklerinin incelenmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FİZİK (YL) (OSMANİYE KORKUT ATA ÜNİV. ORTAK), Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: HASAN SARIGÜL

Danışman: İDRİS SORAR

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Günümüzde, Titanyum dioksit (TiO2), parlaklık, toksik olmaması, saf beyazlığa sahip olması, fiziksel ve kimyasal kararlılığa sahip olması gibi üstün özelliklerinden dolayı yaygın şekilde kullanılan ve üzerinde araştırmalar yapılan bir malzemedir. Aynı zamanda düşük maliyetli olması nedeniyle de çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Günümüzde yaygın şekilde araştırılan bir diğer malzeme ise makro molekül olan ftalosiyaninlerdir. Ftalosiyaninlerin ana iskeletine aynı anda birkaç farklı molekül bağlanabildiğinden çeşitli reaksiyonlarda kullanılabilmelerini sağladığı gibi ftalosiyanin bileşiklerinin uygulama alanlarını çoğaltan önemli bir faktördür. Yüksek fiziksel ve kimyasal kararlığa sahip olmaları sayesinde sensör ve güneş pili gibi ileri araştırma konuların da ilgi odağıdırlar. Bu tez çalışmasında katkısız ve farklı konsantrasyonlarda çeşitli metal ftalosiyanin katkılı TiO2 ince filmleri sol-jel döndürerek kaplama yöntemi kullanılarak cam taşıyıcılar üzerine kaplanmıştır. Kaplama işlemi için hazırlanan çözeltide başlangıç malzemesi olarak titanyum (IV) n-bütoksit, asetik asit ve etanol kullanılmıştır. Kaplamada kullanılan ftalosiyaninler önce N,N Dimethylformamide (DMF) içerisinde çözdürülüp, daha sonra katkılama işleminde kullanılmıştır. Farklı konsantrasyonlarda metal ftalosiyanin içeren ve saf TiO2 filmler 5 kat olacak şekilde cam taşıyıcılar üzerine kaplanmıştır. Kaplanan filmlerin yüzey ve optik özellikleri sırasıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve UV-Vis spektrofotometresi kullanılarak incelenmiştir. Yapısal özellikleri incelemek için filmler XRD analizinden önce kristal yapının oluşabilmesi için 550 °C'de 90 dk boyunca tavlanmıştır. Hazırlanan filmlerin optik özellikleri incelendiğinde saf TiO2 filmlerin yasak enerji aralığının 4.04 eV olduğu, yüksek geçirgenlik ve düşük soğurma yaptığı gözlenmiştir. Diğer taraftan ftalosiyanin katkılı filmlerin optik özelliklerinin konsantrasyon oranına, kullanılan ftalosiyanin yan grubuna ve merkezinde yer alan metalin cinsine göre değiştiği belirlenmiştir. Tavlanan saf TiO2 filmlerin anataz (101)-brokit (121) karışık faz içerdiği görülmüştür. Bütün MPc katkılı filmlerde ise düşük oranda yapılan ilk katkılamayla beraber brokit yapının kaybolduğu oluşan kristal yapının anataz yapıda olduğu belirlenmiştir. Kristal boyutu, gerilme, dislokasyon yoğunluğu ve pikin oluştuğu açı gibi parametrelerin katkılı filmleri oluşturan ftalosiyaninlerin konsantrasyon oranına, kullanılan ftalosiyanin yan grubuna ve merkezinde yer alan metalin cinsine göre değiştiği belirlenmiştir. Dolayısıyla, bu tez çalışmasında hazırlanan filmlerin optik filtrelerde, elektrokromik cihazlarda, led ve güneş pili gibi organik-inorganik yarıiletken içeren uygulamalarda kullanılabileceği düşünülmektedir.