Preparation of redox polymers with different topologies and their use in organic radical battery applications
Redoks grupları içeren farklı topolojilere sahip polimerlerin hazırlanması ve organik radikal pillerdeki uygulamaları
- Tez No: 458924
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE GÜL GÜREK, DOÇ. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Kimya, Energy, Polymer Science and Technology, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Atom transfer radikal polimerleşmesi, Blok polimerler, Kompozit polimerler, Atom transfer radical polymerization, Block polymers, Composite polymers
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Organik radikal piller (ORB) ticari lityum iyon pillerle karşılaştırıldığında harika özelliklere sahiptirler. Hızlı şarj ve elektron transferi yapabilme yetenekleri, yüksek şarj-deşarj kapasiteleri, çevre dostu, güvenli, hafif ve esnek olmalarından dolayı şarj edilebilir pil teknolojileri içerisinde çok dikkat çekmektedirler. Ayrıca günümüzde taşınabilir cihazların (akıllı telefon, tablet, dizüstü bilgisayar, giyinebilir teknolojiler v.b) artması ile birlikte artan enerji ihtiyacından dolayı organik radikal piller günümüz pil teknolojileri için çok iyi bir adaydır. Bu çalışma dört bölümden oluşmaktadır. Her bir bölümde, TEMPO kararlı radikalleri taşıyan farklı topolojideki (düz zincir, yıldız, çapraz bağlı ve fırça tipli) polimerler serbest radikal, yükseltgenme ve atrp polimerizasyon teknikleriinden biri ile sentezlenmiştir. Aynı zamanda, radikal polimerlerin elde edilmesi için monomer ve polimerizasyon başlatıcıları da sentezlenmiştir. Hedeflenen tüm küçük bileşikler ve radikal polimerler FT-IR, UV-vis, Raman, 1H-NMR, 13C-NMR, 31P-NMR, Kütle spektroskopik yöntemleri kullanılarak detaylı bir şekilde karakterize edilmiştir. Elde edilen radikal yapıların kararlılıkları, spin yoğunlukları ve sayıları elektron spin rezonans (ESR) ile, indirgenme-yükseltgenme potansiyelleri ve elektrokimyasal özellikleri dönüşümlü voltametre (CV) ile aydınlatıldı. Sentezlenen polimerlerin ortalama molekül ağırlıkları, polidispersite indisleri, jel geçirgenlik kromatografi ve 1H-NMR cihazlarından gelen bilgiler ile aydınlatılmıştır. Polimerlerin ısıl özellikleri DSC ve TGA cihazları ile aydınlatılmıştır. Örneklerin morfolojik ve yapısal özellikleri FE-SEM cihazından elde edilen gözlemler ile analiz edilmiştir. Son olarak sentezlenen radikalik polimerler katot aktif malzemesi olarak kullanılarak pil elektrotları hazırlandı ve radikal polimer içeren bu elektrotlardan düğme pil şeklinde piller üretildi. Düğme piller, bir pil analizör cihazı ile polimerin topolojisinin, pillerin şarj/deşarj özellikleri, verimlilik ve enerji yoğunluğunun üzerine etkisi test edildi.
Özet (Çeviri)
The organic radical batteries (ORB) have excellent properties when compared to commercial lithium ion battery. They have attracted great deal of attention in the rechargeable battery technology because of their advantages such as their rapid charging capability and electron transfer, high charging and discharging rates, being environmentally safe, light-weight and flexible. Also, ORB is really good candidate for today's battery technologies. This study consists of four sections. In each section, TEMPO stable radical containing polymers with different topologies (linear, star, crosslinked and brush) were synthesized by using free radical, oxidative and ATRP polymerization methods. Also, we synthetized monomer and polymer initiators to obtain the radical polymers. The chemical structure of all targeted small molecules and radical polymers were characterized and examined in detail by FT-IR, UV-vis., Raman, 1H-NMR, 13C-NMR, 31P-NMR, Mass spectroscopic methods. The stability of obtained radical constructions, spin densities and the electrochemical properties were clarified by using ESR spectroscopic method and cyclic voltammetry, respectively. Average molecular weights of the synthesized polymers and polydispersity indices were determined by the data obtained from gel permeation chromatography and 1H NMR spectroscopic investigations. Thermal properties of polymers were analyzed by DSC and TGA experiments. The morphologies and structures of the samples were observed by a field emission scanning electron microscope. Finally, battery electrodes were prepared from the synthetized radical polymers as cathode active material and coin sized cells were produced by using radical polymer containing electrode material. Coin sized cells were tested by battery analyzer for determining the effect of polymer topologies on the charge /discharge capacity, efficiency and energy density properties of battery.
Benzer Tezler
- Süperkapasitör ve kataliz uygulamaları için koordinasyon polimerleri kullanılarak ikili metal oksitlerin hazırlanması
Preparation of binary metal oxides derived from coordination polymers for supercapacitor and catalysis applications
AKIN SARIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
EnerjiKırklareli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH SEMERCİ
- Seryumla organik fonksiyonel uç gruplu polimerlerin sentezi
Synthesis of polymers with organofunctional end groups by using cerium
NESRİN KÖKEN
- Synthesis of conducting polymers and investigation of their electrical properties
İletken polimerlerin sentezi ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
ESMA AHLATCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
DOÇ. DR. MUSTAFA OKUTAN
- Preparation and characterization of anti bacterial, anti scratch and easy to clean multifunctional coatings by sol gel method
Anti bakteriyel, çizilme direnci yüksek ve kolay temizlenebilen kaplamaların sol jel yöntemiyle hazırlanması ve karakterizasyonu
FATMA BEYZA YEDİKARDEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM
- Synthesis of functional microporous polymers for catalytic and electronic applications
Başlık çevirisi yok
HAKAN BİLDİRİR