Peptide nanostructure templated growth of iron phosphate nanostructures for energy storage applications
Peptit nanoyapı şablonuyla enerji depolama uygulamaları için demir fosfat nanoyapıların geliştirilmesi
- Tez No: 413247
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Şarj edilebilir piller, çevre dostu kullanımları sebebiyle birincil hücrelerin kulanımının yerine geçmişlerdir. Lityum-iyon piller, yüksek elektrokimyasal potansiyelleri, yüksek enerji yoğunluğu, dayanıklılığı ve esnek tasarlanabilirlikleri sayesinde piyasadaki diğer şarj edilebilir bataryaların yerini alan pil örneklerinden birisidir. Diğer katot malzemelere kıyasla, Li-iyon piller kullanılan demir oksit (FePO4) daha az toksik, çevre dostu ve daha ucuzdur. Anorganik malzeme üretiminin yollarından biri, malzeme boyutu ve yapısı üzerinde kontrol sağlamayı kolaylaştıran, şablon-yönelimli mineralizasyon yöntemi kullanmaktır. Tek boyutlu (1-D) nanoyapıların üretilmesi, kullanınlan şablonun özelliği gözönünde bulundurularak mümkündür. Nanoyapılar özellikle, aktif madde ve elektrolit arasında yeterli teması sağlayarak hızlı iyon/elektron transferini destekleyen geniş yüzey ve hacim oranları ve yapısal kararlılıkları sayesinde ilgi çekmektedirler. Bu bağlamda, lityum iyon pil verimliliğini artırmak için, geniş yüzey alanına sahip tek boyutlu demir fosfat (FePO4) nanomalzemeler, sentezlenmiştir. Demir fosfat nanoyapılarının sentezi, iki farklı peptit amfifil kullanılarak yapılmıştır. Demir (III) klorür (FeCl3), peptit amfifil moleküllerinin kendiliğinden biraraya gelmesini başlatmak için kullanılmış ve sonrasında kendiliğinden biraraya gelen bu nanoyapı, FePO4'ın nükleasyon bölgesini oluşturmuştur. Beta yaprağı ikincil yapı oluşturan bu peptitler, organik-anorganik çekirdek kabuk (core-shell) malzemeleri için esas teşkil eden nanoyapıların oluşumunu sağlamaktadır. Kalsinasyon, peptidi uzaklaştırılmak için yapılmıştır. Li-iyon pilleri için kullanılan katot film, tek boyutlu demir fosfat şsblon ile çok-duvarlı karbon nanotüplerinin (MWNT) karışımı ile hazırlanmıştır. Sonuç olarak, bu şablon-yönelimli elektrot malzemesi, hızlı iyon/electron transferi, malzeme ve elektrolit arasında yeterli temas ve geliştirilmiş esnekliğin yardımıyla şablon olmadan üretilen elektrot materyalinden daha yüksek toplam kapasite sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The use of primary cells has been replaced with rechargeable batteries due to environmental concerns. Li-ion batteries are examples of the rechargeable batteries that have replaced other types of rechargeable batteries from market due to high capacity, high electrochemical potential, superior energy density, durability, as well as the flexibility in design. Compared to other cathode materials used in Li-ion batteries, the iron oxide (FePO4) is less toxic, environmentally friendly, and less expensive. Inorganic materials can be fabricated by template-directed mineralization to enable control over size and morphology. One-Dimensional (1-D) nanostructures can be used for template directed mineralization method. The nanostructures are particularly interesting as electrode materials due to their high surface area, large surface-to-volume ratio, and favorable structural stability. They provide fast ion/electron transfer by sufficient contact between the active materials and electrolyte. In this thesis, 1-D nanostructures of FePO4 materials with high surface area were synthesized to enhance the efficiency of Li-ion batteries. The synthesis of iron phosphate nanostructures was performed by using peptide amphiphile nanostructures. Iron (III) chloride (FeCl3) was used to trigger the self-assembly of the peptide amphiphile molecules forming nanostructures, which can nucleate FePO4 formation. The electrochemical performance of these nanostructures for Li-ion battery was analyzed. In conclusion, the template directed electrode materials revealed fast ion/electron transfer and sufficient contact between materials and electrolyte. They also exhibited enhanced flexibility leading to higher capacity than the electrode material synthesized without the template.
Benzer Tezler
- Self-assembled peptide template directed synthesis of one-dimensional inorganic nanostructures and their applications
Kendiliğinden düzenlenen peptit kalıplar yardımıyla inorganik tek-boyutlu nanoyapıların sentezi ve uygulama alanları
HANDAN ACAR
Doktora
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Atomic layer deposition of metal oxides on self-assembled peptide nanofiber templates for fabrication of functional nanomaterials
Kendıliğinden düzenlenen peptit nanolif kalıplar ve atomik katman kaplama yöntemiyle fonksiyonel nanomalzeme üretimi
HAMİT EREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Synthesis and characterization of metallopeptide nanostructures
Metallopeptit nanoyapıların sentez ve karakterizasyonu
OYA USTAHÜSEYİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Nanostructured materials for biological imaging and chemical sensing
Biyolojik görüntüleme ve kimyasal sensör uygulamaları için nanoyapılı malzemelerin geliştirilmesi
ADEM YİLDİRİM
Doktora
İngilizce
2014
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BAYINDIR
- A novel AAO based sers substrate for characterization for characterization of proteins
Yüzeyce güçlendirilmiş raman spektroskopisi ile protein karakterizasyonu için AAO şablonlar ile altlik üretimi
ZEHRA BERİL AKINCI
Doktora
İngilizce
2013
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN