Grafen temelli nanokompozitlerin süperkapasitör uygulamalari i̇çin performanslarinin i̇ncelenmesi
Grafen temelli nanokompozitlerin süperkapasitör uygulamalari i̇çin performanslarinin i̇ncelenmesi
Bilgi
Grafen temelli nanokompozitlerin süperkapasitör uygulamalari i̇çin performanslarinin i̇ncelenmesi dc.contributor.author: Zafer Çıplak dc.description.abstract: Bu tez çalışmasında, süperkapasitör uygulamasına yönelik, yüksek spesifik kapasitans, yüksek enerji ve güç yoğunluğu ile uzun döngü ömrüne sahip grafen temelli nanokompozitlerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Grafen oksitin (GO) çevre dostu bir indirgeyici ve stabilizör ajan olan liken özütü (Cetraria islandica (L.) Ach.) ile indirgenmiş grafen oksit (rGO) yapısı elde edilmiştir.
Çalışma kapsamında ayrıca GO, rGO ve azot katkılı indirgenmiş grafen oksit (N-rGO) yüzeyinde, metal nanotanecik (Ag, Au), bimetalik nanotanecik (AgAu), metal oksit nanotanecik (Fe3O4) ve iletken polimer (PANI) yapılarının sentezlenmesi ile süperkapasitör uygulamasına yönelik olarak hem elektriksel çift tabaka hem de psödokapasitans mekanizmaları ile enerji depolama özeliğine sahip, yüksek iletkenlik ve mekanik dayanımı olan hibrit elektrot nanomalzemeleri başarıyla sentezlenmiştir.
Hazırlanan nanokompozitler Fourier-dönüşümlü kızıl ötesi spektroskopisi (FTIR), Raman spektroskopisi, UV-görünür bölge spektrofotometre analizi, X-ışınları kırınımı (XRD), X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), elementel analiz, Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve EDX analizi, Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ve Yüksek Çözünürlüklü Geçirimli Elektron Mikroskobu (HR-TEM) analizleri ile karakterize edilmiştir.
Nanokompozitlerin sentez parametreleri ve kompozit bileşiminin elektrokimyasal performanslarına etkileri incelenmiştir. Elektrokimyasal özelikler üçlü ve ikili elektrot konfigürasyonlarında dönüşümlü voltammetri (CV), galvanostatik şarj-deşarj (GCD) ve elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) analizleri ile belirlenmiştir. Literatürde ilk kez Cetraria islandica (L.) Ach. ekstraktı ile hazırlanmış olan LrGO-AgAu bimetalik nanotanecik nanokompoziti yüzeyinde DBSA sulu çözeltisinde anilin monomerinin polimerizasyonu ile hazırlanmış olan LrGO-AgAu-PANI nanokompoziti, ikili elektrot konfigürasyonunda 1 A/g akım yoğunluğu değerinde, LrGO-PANI (428.9 F/g) ve saf PANI (61 F/g) gibi bileşenlerinden daha üstün elektrokimyasal performans sergileyerek, 592.2 F/g spesifik kapasitans ortaya koymuş ve 3000 tekrarlı şarj-döngüsünün ardından kapasitansının 93.1%'ini koruyarak yüksek kapasitans ve döngü kararlılığı ortaya koymuştur.
Bu nedenle literatürde ilk kez sentezlenmiş olan LrGO-AgAu-PANI nanokompoziti başta olmak üzere tez çalışması kapsamında hazırlanmış olan elektrot malzemeleri süperkapasitör uygulamaları için önemli potansiyele sahiptir. Elde edilen bulgular elektrot malzemelerinin birbirleri ile oluşturdukları kompozitlerin, sahip oldukları dezavantajları önemli ölçüde gidermenin yanında, birbirleri arasındaki sinerjik etkiler yoluyla kompozitin elektrokimyasal performansını kayda değer şekilde geliştirdiğini göstermektedir.
