Kenevir kaynaklı selüloz nanokristaller (CNC) ile güçlendirilmiş iletken polimer kompozitlerin geliştirilmesi ve esnek süperkapasitörlerde elektrokimyasal performanslarının incelenmesi
Development of conductive polymer composites containing hemp-derived cellulose nanocrystals (CNC) and investigation of their flexible supercapacitor electrode performances
- Tez No: 1015172
- Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN TÜRKOĞLU, PROF. DR. ESRA YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Kenevir, Süperkapasitör, Hemp, Supercapacitor
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Anorganik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, doğal ve sürdürülebilir bir nanomalzeme olan kenevir kaynaklı selüloz nanokristallerinin (CNC) üretimi gerçekleştirilmiş ve CNC'lerin iletken polimer bazlı kompozit elektrot sistemlerindeki rolü incelenmiştir. Yüksek kristallik, geniş yüzey alanı ve biyobozunur yapıları sayesinde CNC'ler, esnek ve mekanik olarak dayanıklı elektrot yapılarının geliştirilmesinde kullanılmıştır. Bu doğrultuda polianilin (PANI), polipirol (PPy) ve PEDOT:PSS iletken polimerleri, polivinil alkol (PVA) matrisi ve CNC ile birlikte kullanılarak kompozit film elektrotlar hazırlanmıştır. Ayrıca elektriksel özellikleri geliştirmek amacıyla CuCl2 ve AgCl metal katkıları sisteme dahil edilmiştir. İletken polimer oranı, CNC konsantrasyonu, PVA derişimi, metal katkı miktarı ve proses parametrelerinin kompozitlerin yapısal, morfolojik ve fonksiyonel özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yapısal özellikler ATR-FTIR ve TGA, morfolojik özellikler SEM analizleri ile incelenmiş; elektriksel davranışlar yüzey direnci ölçümleri ile değerlendirilmiştir. Ayrıca şişme davranışı ile elektrokimyasal performans, döngüsel voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleriyle analiz edilmiştir. Sonuçlar, metal katkısının etkisinin kullanılan iletken polimer türüne bağlı olduğunu göstermiştir. PANI sistemlerinde CuCl2 katkısı daha düşük yüzey direnci ve daha etkin yük taşınımı sağlarken, PEDOT:PSS sistemlerinde AgCl katkısı kapasitif performansı iyileştirmiştir. Buna karşılık PPy tabanlı sistemlerde metal katkısının etkisi daha sınırlı kalmıştır. Bu çalışma, kenevir bazlı CNC ve iletken polimer sistemleri kullanılarak esnek ve çevre dostu süperkapasitör elektrotlarının geliştirilmesine yönelik bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, hemp-derived cellulose nanocrystals (CNC), a natural and sustainable nanomaterial, were produced, and their role in conductive polymer-based composite electrode systems was investigated. Due to their high crystallinity, large surface area, and biodegradable nature, CNCs were used in the development of flexible and mechanically robust electrode structures. Conductive polymers including polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), and PEDOT:PSS were combined with polyvinyl alcohol (PVA) and reinforced with CNC to fabricate composite film electrodes. In addition, CuCl2 and AgCl were incorporated as metal additives to improve electrical properties. The effects of conductive polymer ratio, CNC content, PVA concentration, metal additive amount, and process parameters on the structural, morphological, and functional properties of the composites were investigated. Structural and morphological properties were characterized by ATR-FTIR, TGA, and SEM analyses, while electrical behavior was evaluated through surface resistance measurements. Swelling behavior and electrochemical performance were analyzed using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Electrochemical results showed that the effect of metal additives depended on the conductive polymer type. CuCl2 provided lower surface resistance and more efficient charge transport in PANI-based systems, whereas AgCl improved the capacitive performance of PEDOT:PSS-based systems. In contrast, the effect of metal additives in PPy-based systems was limited. Overall, this study presents an approach for developing flexible and environmentally friendly supercapacitor electrodes using hemp-derived CNC and conductive polymer systems.
Benzer Tezler
- Kenevir (cannabis sativa L.) kaynaklı selüloznanokristali (CNC) üretimi, karakterizasyonuve pickering emülsiyonlarının stabilitesiüzerine etkisi
Production and characterization of cellulosenanocrystals (CNC) derived from hemp (cannabis sativa L.) andtheir effect on the stability of pickering emulsions
LATİFE ÇAĞLA ÇOKLAR
Doktora
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN GENÇCELEP
- Kenevir liflerinden çevre dostu tümü-selüloz kompozit elde edilmesi
Environmentally friendly all-cellulose composite production from hemp fibers
SİNEM LALOĞLU
Doktora
Türkçe
2026
Ormancılık ve Orman Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELİL ATİK
- Farklı tarımsal atıkların polimer kompozit üretiminde dolgu malzemesi olarak kullanılmasının incelenmesi
Investigation of the use of different agricultural wastes as filler material in polymer composite production
AYSU ÇAVUŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İDRİS KARAGÖZ
- Hemp stem-derived activated carbon production and performance analysis for supercapacitor applications
Süperkapasitör uygulamaları için kenevir sapı kaynaklı aktif karbon üretimi ve performans analizi
ECE İNAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAŞAR ÇAĞLAR
PROF. DR. SELAHATTİN YILMAZ
- Kenevir tohumu yağının akrillenmesi, karakterizasyonu, UV ile kürleştirilmiş formulasyonlardaki ve 3B uygulamalarındaki etkinliğinin incelenmesi
Acrylation and characterization of hemp seed oil and investigation of effectiveness in UV-cured formulations and 3D applications
EYÜP ENSAR SARIYILDIZ