Biyokütleden üretilen karbonlu malzemeler üzerine ZnO ince filmlerin biriktirilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, yenilenebilir bir kaynak olan biyokütleden, karbonlu malzeme üretilmesi, bu malzeme üzerine ZnO ince filmlerin biriktirilmesi ve üretilen bu filmlerin karakterizasyonu amaçlanmıştır. Bu amaçla, farklı fizikokimyasal özelliklerdeki biyokütlelerden karaçam ağacı talaşı (yumuşak odun), meşe ağacı talaşı (sert odun) ve pirinç kabuğu (tarımsal atık) hammadde olarak seçilmiştir. Her bir hammadde kaynağından karbonizasyon yöntemi ile farklı sıcaklıklarda (400 °C, 550 °C ve 700 °C) biyo-char üretimi gerçekleştirilmiştir. Biyokütle ve biyo-char örneklerinin gerçek ve yığın yoğunlukları belirlenmiş, nem, kül, uçucu madde ve sabit karbon içerikleri hesaplanmıştır. Elementel analiz, FT-IR ve SEM teknikleri kullanılarak karakterizasyon çalışmaları tamamlanmıştır. Biyo-char örnekleri pelet haline getirilmiş ve kimyasal banyo depolama tekniği kullanılarak üzerinde ZnO ince film biriktirilmiştir. Farklı biyokütle örnekleri, farklı karbonizasyon sıcaklıkları ve farklı reaksiyon sürelerinde (15 dk, 30 dk ve 45 dk) gerçekleştirilen deneyler sonucunda elde edilen ZnO yapıları XRD, SEM ve EDX-Haritalama yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Gerçekleştirilen karakterizasyon çalışmalarına göre, pirinç kabuğundan 550 °C'de elde edilen biyo-char örneği üzerinde, 45 dk boyunca biriktirilen ZnO ince film yapısının nano-çiçek olarak başarılı bir şekilde üretildiği belirlenmiştir.The scope of this study is aimed to produce carbonaceous material from the biomass, which is a renewable resource. Deposition of ZnO thin films on this material and to characterize these films is also aimed. For this purpose, black pine sawdust (sawdust), oak wood sawdust (hardwood) and rice husk (agricultural waste) were chosen as biomass resources with their different physicochemical properties. Bio-char production was carried out at different temperatures (400 °C, 550 °C and 700 °C) from each raw material by carbonization method. True and bulk densities, moisture, ash, volatile matter and fixed carbon contents of biomass and bio-char samples were determined. Characterization studies were completed using elemental analysis, FT-IR and SEM techniques. Bio-char samples were pelletized and ZnO thin film was deposited on the samples using chemical bath deposition technique. The ZnO structures obtained at different biomass samples, different carbonization temperatures and different reaction times (15 min, 30 min and 45 min) were characterized using XRD, SEM and EDX-mapping techniques. According to the characterization results, it was determined that the ZnO thin films for 45 minutes on the bio-char sample obtained from the rice husk at 550 °C was successfully produced as nano-flower structure.