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
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
DOÇ. DR. NAZLI AKÇAMLI KAYA
- 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
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEM KARTAL ŞİRELİ
- FeAl alaşımşarının Wien2k ile incelenmesi
Examining of FeAl alloys using Wien2k program
FÜRUZAN ÇEKİN BOZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Fizik ve Fizik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. H. YAŞAR OCAK
- Fe-%5 Al alaşımının Wien2k ile incelenmesi
Examining of Fe-%5 Al alloys using Wien2k program
MEHMET TORTOP
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERCAN UÇGUN
- Fe-%30 Al alaşımının wWIEN2k ile incelenmesi
Examining of Fe-%30 Al alloys using WIEN2k program
SÜLEYMAN BAŞER
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAMZA YAŞAR OCAK