Fe2alb2 ve moalb mab fazlarının sentezi ve süperkapasitör uygulamaları için fe2al1-xb2 ve moal1-xb mbene yapılarının araştırılması
Synthesis of fe2alb2 and moalb mab phases and investiation of fe2al1-xb2 and moal1-xb mbene structures for supercapacitor applications
- Tez No: 1019006
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAŞAR ÖZKAN YEŞİLBAĞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Energy, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu doktora tezi, Fe2AlB2 ve MoAlB MAB fazlarının sentezi ile bu fazlardan türetilen Fe2Al1-xB2 ve MoAl1-xB MBene yapıların kapsamlı karakterizasyonuna odaklanmakta ve söz konusu malzemelerin enerji depolama uygulamalarındaki potansiyelini ayrıntılı olarak ortaya koymaktadır. Fe2AlB2 MAB fazı, FeB ve Al tozlarının 1200 °C'de 2 saat sinterlenmesiyle başarıyla sentezlenmiş, ardından alüminyum tabakalarının 2 M HCl çözeltisi ile seçici olarak aşındırılması sonucunda tabakalı ve akordeon benzeri morfolojiye sahip Fe2Al1-xB2 MBene elde edilmiştir. Elektrokimyasal ölçümler, Fe2Al1-xB2 MBene'in belirgin psödokapasitif davranış sergilediğini ve üç elektrotlu sistemde 0,5 A g⁻¹ akım yoğunluğunda 276 F g⁻¹ spesifik kapasitans değerine ulaştığını göstermiştir. Bu yüksek performans, geniş özgül yüzey alanı, tabakalar arası genişlemiş yapı ve Fe tabanlı redoks aktif bölgelerin varlığı ile ilişkilendirilmektedir. Asimetrik süperkapasitör (ASC) konfigürasyonunda, 306,4 W kg⁻¹ güç yoğunluğunda 20,6 Wh kg⁻¹ enerji yoğunluğu elde edilmiş ve cihaz, 10,000 çevrim sonunda başlangıç kapasitansının %96'sını koruyarak üstün çevrim kararlılığı sergilemiştir. Bu bulgular, Fe2Al1-xB2 MBene'in yüksek performanslı elektrot malzemeleri arasında yer alabileceğini göstermektedir. MoAlB fazı ise MoB ve Al tozlarının 1400 °C'de 4 saat sinterlenmesiyle sentezlenmiş ve ardından 9 M HCl ve %0,3 H2O2 içeren çözelti ile gerçekleştirilen seçici aşındırma işlemi sonucunda MoAl1-xB MBene elde edilmiştir. Elektrokimyasal testler, MoAl1-xB MBene'in üç elektrotlu sistemde 0,5 A g⁻¹ akım yoğunluğunda 200 F g⁻¹ spesifik kapasitans sergilediğini ortaya koymuştur. İlgili ASC cihazı, 17,8 Wh kg⁻¹ enerji yoğunluğu ve 21,6 kW kg⁻¹ güç yoğunluğu değerlerine ulaşmıştır.
Özet (Çeviri)
This doctoral thesis focuses on the synthesis of Fe2AlB2 and MoAlB MAB phases and the comprehensive characterization of their derived Fe2Al1-xB2 and MoAl1-xB MBene structures, aiming to elucidate their potential for energy storage applications. The Fe2AlB2 MAB phase was successfully synthesized by sintering FeB and Al powders at 1200 °C for 2 h, followed by selective etching of the aluminum layers using a 2 M HCl solution, resulting in the formation of Fe2Al1-xB2 MBene with a layered, accordion-like morphology. Electrochemical measurements revealed that Fe2Al1-xB2 MBene exhibits pronounced pseudocapacitive behavior, delivering a high specific capacitance of 276 F g⁻¹ at a current density of 0.5 A g⁻¹ in a three-electrode system. This enhanced performance is attributed to its large specific surface area, expanded interlayer structure, and the presence of Fe-based redox-active sites. In an asymmetric supercapacitor (ASC) configuration, the device achieved an energy density of 20.6 Wh kg⁻¹ at a power density of 306.4 W kg⁻¹, while retaining 96% of its initial capacitance after 10,000 charge–discharge cycles, demonstrating excellent cycling stability. These findings indicate that Fe2Al1-xB2 MBene is a promising candidate for high-performance electrode materials. The MoAlB phase was synthesized by sintering MoB and Al powders at 1400 °C for 4 h, followed by selective etching using a solution containing 9 M HCl and 0.3% H2O2 to obtain MoAl1-xB MBene. Electrochemical evaluation showed that MoAl1-xB MBene delivers a specific capacitance of 200 F g⁻¹ at a current density of 0.5 A g⁻¹ in a three-electrode system. The corresponding ASC device exhibited an energy density of 17.8 Wh kg⁻¹ and a power density of 21.6 kW kg⁻¹.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of two-dimensional nano-layered ternary transition metal carbide and boride (MAX/MAB) phases
İki boyutlu nano-tabakalı üçlü geçiş metali karbür ve borür (MAX/MAB) fazlarının sentezi ve karakterizasyonu
BERK ŞENYURT
Doktora
İngilizce
2025
İstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- KRTD-bor uygulamasında alüminyum oksit (Al2O3) katkısının etkisi
The effect of aluminum oxide (Al2O3) additive in CRTD-bor application
DENİZ AKGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- FeAl alaşımşarının Wien2k ile incelenmesi
Examining of FeAl alloys using Wien2k program
FÜRUZAN ÇEKİN BOZ
- Fe-%5 Al alaşımının Wien2k ile incelenmesi
Examining of Fe-%5 Al alloys using Wien2k program
MEHMET TORTOP
- Fe-%30 Al alaşımının wWIEN2k ile incelenmesi
Examining of Fe-%30 Al alloys using WIEN2k program
SÜLEYMAN BAŞER