Growth of zinc oxide nanostructures on carbon fibers: Production, characterization and photocatalytic properties Çinko oksit nanoyapıların karbon fiber üzerinde büyütülmesi: Üretimi, karakterizasyonu ve fotokatalitik özellikleri

ÖZETSon yıllarda, karbon fiber üzerine büyütülmüş çinko oksit nano yapıları, üstünyapısal, elektriksel ve optik özellikle dolayısı ile yoğun olarak çalışılmaktadır. ZnO, geniş band aralığı (3.37 eV) nedeniyle morötesi ışık altında aktive olabilen bir yarı iletken fotokatalizördür. Ancak, çinko oksidin karbon temelli malzemeler üzerinde büyütülmesi veya yapısına metallerin katkılanması ile yasak band aralığının daraltılması ve görünür bölge ışığı altında aktive edilmesi sağlanabilir. Bu bilgiler ışığında, yapılacak çalışmada, çinko oksit nanotellerin, karbon fiber üzerinde hidrotermal yöntem ile büyütülmesi amaçlanmıştır. Fotokatalizör olarak en etkin yapıyı elde etmek için, hidrotermal yöntem koşulları olan sıcaklık, konsantrasyon ve süre optimize edilmiştir. Hidrothermal sentez parametlerinin, ZnO nanotellerin boyutları üzerine etkileri yanıt yüzey yöntemi ve merkezi kompozit yöntemi ile incelenmiştir. Hidrotermal yöntem parametrelerinin, üretilen yapılar üzerindeki etkilerinin anlaşılabilmesi için, yapısal, morfolojik, optik ve fotokatalitik özellikleri detaylı bir şekilde analiz edildi.ABSTRACTOver the last decades, zinc oxide nanostructures on flexible carbon fibers have been extensively studied due to their superior structural, electrical and optical properties. ZnO is a wide band gap (3.37 eV) metal oxide semiconductor photocatalyst activating under ultraviolet light. However, as ZnO nanowires are grown on carbon based substrates, due to synergistic effect, narrower band gap structures could be obtained and catalysts become active under visible light irradiation. Owing to this motivation, ZnO nanowires were grown successfully on carbon fibers by hydrothermal method. To obtain most effective photocatalyst, the effects of hydrothermal synthesis parameters, temperature, concentration and growth time, on dimensions of zinc oxide nanowire structures on carbon fibers were evaluated via response surface methodology and central composite design. Morphological, structural, photocatalytic properties of fabricated structures were analyzed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and UV-Visible spectrophotometer.