Conductive composites, nanofiber synthesis, characterization and capacitive application

İletken kompozit ve nanoelyafların sentezi, karakterizasyonu ve kapasitif uygulamaları

PDF İndir

Tez No: 467302
Yazar: BAIDAA ALKHATEAB
Danışmanlar: PROF. DR. ESMA SEZER
Tez Türü: Yüksek Lisans
Konular: Kimya, Chemistry
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2017
Dil: İngilizce
Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
Sayfa Sayısı: 98

Özet

İletken nanofiber kompozitleri, ilginç elektriksel, elektromanyetik kalkanlama (EMI), termal, enerji depolama gibi özelliklerinden dolayı yaygın olarak incelenen malzemelerdir ve sentetik metallerin yeni bir sınıfı olarak, teknolojide, enerji depolama, elektrokataliz, organik elektrokimya, biyoelektrokimya, fotoelektrokimya, yarı iletkenler, çeşitli sensörler, çeşitli görüntü sistemleri, mikrodalga görüntüleme teknikleri, korozyon önlenmesi, antistatik kaplamalar, antistatik ambalaj ve paketleme malzemeleri yapılması, yapay kas ve sunî sinir gibi akıllı moleküler elektronik oluşturulması gibi çok geniş bir uygulama alanı bulmuşlardır. Son yıllarda taşınabilir yük depolama sistemelerinde kullanılmak üzere süperkapasitör olarak da adlandırılan elektrokimyasal kapasitörler konusunda karbon ya da iletken polimerlere (İP) dayalı çok sayıda malzeme incelenmiştir. Bu polimerler arasında Polianilin (PANi), polipirol (PPy), politiyofen (PTh) ve polietilendiyoksitiyofen(PEDOT) en yaygın incelenenlerdir. Elektroçekim, nanoboyutta, yüksek yüzey alanına sahip nanofiberler elde etmek amacıyla son yıllarda yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemin uygulanabilmesi için polimerin fiber haline getirilme aşamasında mekanik özelliğinin uygun olması gerekmektedir. İletken nanofiber kompozitleri ise, fiber haline getirilebilen poliakrilonitril (PAN), poliamid (PA), poliüretan (PU) gibi yalıtkan polimerlerin, İP, metal oksit ve karbon katkılar ile iletkenlik kazandırılması ile hazırlanabilirler. Diğer yandan, pirit (FeS2) fotoaktif özellikleri dolayısıyla incelenen bir mineraldir. Ayrıca sülfirik asit üretiminde endüstriyel atık olarak da karşımıza çıkmaktadır ve bu atıkların kontrollü koşullar altında dikkatli bir şekilde giderilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. PEDOT polimeri ile yapılan çalışmalarda bu polimerin kapasitif özelliğinin iyi olduğu rapor edilmiştir. Bu çalışmada pirit atıklarının katma değeri olan bir ürüne dönüştürülerek değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Karşılaştırma yapabilmek için, hem belli boyutta toz haline getirilmiş doğal pirit ve atık pirit olmak üzere iki farklı pirit kullanılmıştır. Bu amaçla, önce mikroemülsiyon yöntemiyle P(AN-co-VAc)/FeS2 kompozitleri elde edilmiştir. P(AN-co-VAc)/FeS2 kompozitlerinin iletkenliklerini artırmak amacıyla kimyasal oxidative polymerizasyon yöntemiyle PEDOT ile kaplanmış ve P(AN-co-VAc)/FeS2/PEDOT kompositleri elde edilmiştir. Daha sonra elektroçekim yöntemiyle P(AN-co-VAc)/FeS2 ve P(AN-co-VAc)/FeS2/PEDOT kompozitlerinden nanofiberler elde edilmiştir. Böylelikle yüzey alanı çok artırılmış P(AN-co-VAc)/FeS2 nanolifleri daha sonra kimyasal ve elektrokimyasal yöntemle PEDOT ile kaplanarak iletkenliklerinin ve yük depolama özelliklerinin artırılması hedeflenmiştir. Böylece uygulama alanlarındaki özelliklerinin geliştirileceği umulmaktadır. Sentezlenen kompozitler ve nanofiberler, ATR-FTIR, SEM, DSC ve voltametri (CV), elektrokimyasal empedans (EIS) yöntemleri ile karakterize edilemiştir. Böylece çalışmada hem doğal kaynaklar kullanılarak hem de atıklar değerlendirilmiştir, iletken ve yük depolama özelliklerine sahip yeni malzemeler elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Conductive nanofiber (NF) composites are with great importance because they exhibit superior electrical, electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness, energy storage, electronic and thermal properties compared to conventional conductive polymer composites. They have a very wide range of applications such as in technology, energy storage, electrocatalyst, organic electrochemistry, bioelectrochemistry, photoelectrochemistry, semiconductors, various sensors, various display systems, microwave imaging techniques, corrosion prevention, antistatic coatings, antistatic packaging materials, intelligent molecular electronics, artificial muscles and artificial neural, the creation of smart molecular electronics. Recently for electrochemical capacitor applications that also called as supercapacitor carbon or conducting polymers(CP) based materials were commonly investigated. Among these polymers polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), polythiophene (PTh) and the polyethylenedeoxithiophene (PEDOT) are the most widely studied. Electrospinning has been extensively explored as a simple and versatile method for drawing fibers from polymer that has suitable mechanical strength. In the past several decades, this technique has been successfully used to generate thin fibers from a broad range of polymers. Conductive composites are advanced multifunctional materials, preserving the performance and advantages of composites and plastics and they meet many types of requirements. On the other hand conducting NF composites can be prepared by addition of CP, metal oxide and carbon additive to the polymers such as polyacrylonitrile (PAN), polyamide (PA), polyurethane (PU) that can be used to obtain fibersOn the other hand, pyrite is a mineral that is investigated due to its photoactive properties. Furthermore, it is also a waste produced during industrial production of sulfuric acid and there is a need to remove these wastes under controlled conditions. Polyethylenedioxythiophene (PEDOT) polymer is reported to have a good feature to work with capacitive properties. In this study, the aim is to convert pyrite into a valuable product. To make a comparison, two different types of natural pyrite at certain size was used. For this purpose, P(AN-co-VAc)/FeS2 composites were synthesised by microemulsion method. In order to increase the conductivity, P(AN-co-VAc)/FeS2 composite was coated with PEDOT by chemical oxidative polymerization and P(AN-co-VAc)/FeS2/PEDOT composite was obtained. Then by using these P(AN-co-VAc)/FeS2 and P(AN-co-VAc)/FeS2/PEDOT composites, nanofibers (NFs) were prepared by electro-spinning method. After electrospining, the resultant P(AN-co-VAc)/FeS2 NF that have high surface area were coated with PEDOT to improve the conductivity for possible application in charge storage device such as supercapacitors and rechargeable batteries. The composites and NFs were characterized with ATR-FTIR, SEM, DSC, voltammetry (CV) and electrochemical impedance methods (EIS). Thus, in this study by using natural products, new materials having conductive and charge storage properties were obtained.

Benzer Tezler

Tez No
879069
Enerji depolamada yenilikçi karbon yapılı esnek yüzeylerin üretimi ve analizi
Production and analysis of novel carbon structured flexible surfaces for energy storage applications
ESRA ŞERİFE KILIÇ
Doktora
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliği İstanbul Teknik Üniversitesi
Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
Tez No
292288
Poliüretan/polipirol kompozit nanolif, ince film üretimi ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of polyurethane/ polypyrrole composite nanofiber, thin film
MELTEM YANILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Tekstil ve Tekstil Mühendisliği İstanbul Teknik Üniversitesi
Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALE KARAKAŞ
PROF. DR. FATMA KALAOĞLU
Tez No
398076
Synthesis and characterization of electrically conductive polypyrrole derivatives-poly(acrylonitrile-co-methyl methacrylate) composites and nanofiber formation
İletken polipirol türevleri-poli(akrilonitril-ko-metil metakrilat) kompozit ince film ve nanolif oluşumu ve karakterizasyonu
ULVİYE DALGIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Polimer Bilim ve Teknolojisi İstanbul Teknik Üniversitesi
Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
Tez No
292438
Synthesis and characterization of electrically conductive polypyrrole-poly(acrylonitrile-co-styrene) composites; nanofiber formation
İletken polipirol-poli(akrilonitril-ko-stiren) esaslı kompozit sentezi ve karakterizasyonu; nano lif eldesi
TİMUÇİN BALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Polimer Bilim ve Teknolojisi İstanbul Teknik Üniversitesi
Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. SEZAİ SARAÇ
Tez No
315428
Polipirol-poli(akrilonitril-ko-vinil asetat) kompozit ince film ve nanolif oluşumu ve karakterizasyonu
Formation and characterization of polypyrrole-poly(acrylonitrile-co-vinyl acetate) composite thin film and nanofiber
SUAT ÇETİNER
Doktora
Türkçe
2011
Tekstil ve Tekstil Mühendisliği İstanbul Teknik Üniversitesi
Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. FATMA KALAOĞLU

Geri Dön