Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FATİH HİMMET
Danışman: Gökhan Sürücü
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışması, su ayrıştırma yoluyla yeşil hidrojen üretimi için sürdürülebilir ve çevre dostu fotokatalitik malzemelerin araştırılmasını amaçlar; WSi2N4 ve Janus tipi WSiGeN4 gibi tek katmanlı iki boyutlu (2D) yapıların Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) çerçevesinde bir değerlendirmesini sunar. WSi2N4 ve WSiGeN4 malzemelerinin mekanik, dinamik, elektronik ve optik özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiş, fotokatalitik su ayrıştırması uygulamalarında bu malzemelerin vaat edici potansiyeli belirlenmiştir. Makine öğrenimi kuvvet alanları (MLFF) destekli Ab Initio Moleküler Dinamik (AIMD) simülasyonlarıyla 300 K sıcaklığında bu malzemelerin termodinamik kararlılığı teyit edilmiştir. Kapsamlı optimizasyon ve analizler sonucunda, bu tek katmanların uygun elektronik bant aralıkları, stabil iş fonksiyonları ve geniş pH aralığında dayanıklılık gibi avantajlı özelliklere sahip olduğu gösterilmiştir. Bu özellikler hidrojen evrim reaksiyonu (HER) için kritik önem taşımaktadır. Fotokatalitik uygulamalarda çeşitli kimyasal yüzeylerde hem HER hem de oksijen evrimi reaksiyonu (OER) gözlemlendiğinden, reaksiyon ortamları ve katalitik süreçlerin optimizasyonu adına, WSi2N4 yapısına Ge atomu katkılanarak WSiGeN4 2D Janus yapısı elde edilmiştir. WSiGeN4'ün dahil edilmesi, fotokatalitik verimliliği belirgin şekilde artırmış hem iletkenlik hem de valans bantlarındaki optimal redoks reaksiyon seviyelerini karşıladığı görülmüştür. Ayrıca, analizler, bu malzemelerin güneş enerjisi ile çalışan fotokatalitik uygulamalar için kritik olan görünür spektrumda yüksek soğurma kapasitesine sahip olduğunu ortaya koymuştur.