Hidrojen oluşum reaksiyonu için p-tipi Cr2O3 fotokatodun fotokatalitik performansının incelenmesi

Atmosfere salınan sera gazları, küresel çapta iklim değişikliğine neden olmaktadır bu nedenle ivedilikle yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanıldığı enerji üretim sistemlerine geçilmesi gerekmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından bir tanesi olan güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimi, sürdürülebilir ve çevre dostu olması nedeniyle umut vericidir. Foto-elektrokimyasal hidrojen üretimi için n-tipi/p-tipi yarı iletkenleri kullanılmaktadır. Kullanılan bu yarı iletkenlerin daha verimli hale getirebilmek için fotokatalitik ve foto-dayanıklılık özelliklerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bir p-tipi yarı iletken olan Cr2O3, foto-dayanıklı ve görünür bölgede absorpsiyon gösterme gibi avantajlara sahiptir. Gerçekleştirdiğimiz bu çalışmada, p-tipi Cr2O3 yarı iletkeni, glikoz (G) ile KCl içeren ve içermeyen hidrotermal yöntemlerle flor katkılı kalay oksit (FTO) üzerine çöktürülmüştür. Fotoelektrokimyasal suyun ayrıştırılmasında fotokatot olarak hidrojen oluşum reaksiyonunda (HER) elektrotların fotokatalitik performansı incelenmiştir. Fotoelektrotların kristal yapının karakterizasyonu X-ışını kırınımı (XRD), yüzey topografisi emisyon taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile, güneş ışığı absorpsiyonu da Uv-vis spektrometresi ile gerçekleştirilmiştir. HER sürecindeki fotokatalitik performans doğrusal tarama voltametrisi (LSV) ile gerçekleştirilmiştir. Elektriksel çift tabakanın direnç ve kapasitans değerleri elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve foto-stabilite testleri kronoamperometrik ölçüm ile gerçekleştirilmiştir. FESEM görüntüleri, hidrotermal yöntemle G/KCl içeren çöktürme banyosunun glikoz içermeyenlere kıyasla yüzey homojenliğini geliştirdiğini ve daha küçük nano boyutlarda Cr2O3 sentezlendiğini göstermiştir. XRD deseni ölçümü tüm ortam ve koşullarda Cr2O3 elektrotlarının hekzagonal yapıda sentezlendiğini göstermiştir. LSV ölçümü, G/KCl elektrodunun p-tipi yarı iletken olarak daha yüksek fotokatalitik performans sergilediğini göstermektedir.