Synthesis, properties and applications of tungsten oxide nanostructures
Tungsten oksit nanoyapılarının sentezi, özellikleri ve uygulamaları
- Tez No: 631177
- Danışmanlar: PROF. DR. SİNAN BALCI, DOÇ. DR. AZİZ GENÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Science and Technology, Physics and Physics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Bu çalışmada n tipi ve 2.6-2.8 arası bant aralığına sahip yarı iletken olan tungsten oksit nanoyapılar geniş kapsamda çalışılmıştır. sentez tekniği olarak hidrotermal yöntem kullanılmış olup fazları ve morfolojileri karalı bir şekilde kontrol edilebilir şekilde optimizeleri yapılmıştır. öncelikle belirli oranlara sahip stokiometrik tungsten oksit nanoçubuklar sentezlenmiştir sonrasında bu sentez tekniğinden yararlanıp kobalt katkılama yapılmıştır. Daha sonrasında oksijen boşluklarına sahip olan ve bu özelliklerinden dolayı plazmonik özellik gösterebilen stokiometri altı tungsten oksit nano çubuklar sentezlenmiş olup yine oksijenboşluklarına sahip çiçek benzeri hiyerarşik yapıya sahip tungsten oksitler sentezlenmiş olup olası uygulama alanlarına göre gruplandırılıştır. Buna göre oksijen boşluklarının ve hiyerarşik yapıların fotokataliz uygulamalarını nasıl etkilediği incelenmiş ve görülmüştür ki stokiometri altı tungsten oksitin stokiometrik tungsten oksite göre belirli bir doygunluğa ulaşana kadar daha hızlı çalışmıştır, bu çalışmaya göre sisteme sırasıyla düşük ph, sisteme elektron alıcısı olarak hidrojen peroksit eklenerek sistemin nasıl manipüle edilebileceği izlenmiştir. Hiyerarşik yapılı tunsten oksit ise hem oksijen boşluklarına sahip olması hemde ışığı iyi absorbe edebilen hiyerarşik yapıısndan dolayı fotokataliz çalışmalarında hızlı çalışabilen ideal bir katalizör olduğu görülmüştür. Ayrıca tungsten oksit, süperkapasitör uygulamalarında kullanılan bir malzeme olarak dikkat çeker. Süperkapasitörler, enerji depolama ve deşarj süreçlerinde yüksek güç sağlayabilen, uzun ömürlü ve hızlı tepki veren elektrokimyasal cihazlardır. Tungsten oksitin süperkapasitör uygulamalarındaki kullanımı şu şekillerde özetlenebilir: geniş yüzey alanına sahip nanoparçacıklar elektrot malzemesi olarak kullanıldığında elektrokimyasal yüzey ile etkileşimi artırır ve enerji depolama kapasitesini artırabilir. elektrot malzemesi olarak yüksek elektrokimyasal aktivite gösterir. Bu özellik, süperkapasitörün yüksek performans sergilemesine katkıda bulunur. Tungsten oksit, elektron ve iyon iletimi için uygun bir yapıya sahiptir. Bu, süperkapasitörün hızlı şarj/deşarj yeteneklerine ve düşük iç dirence sahip olmasına olanak tanır. Tungsten oksit, elektrokimyasal döngüler sırasında kararlı bir performans gösterebilir. Bu özellik, süperkapasitörün uzun ömürlü olmasını sağlar. Süperkapasitör uygulamalarında bu özelliklerinin yanı sıra oksijen boşluğuna sahip olması malzemenin içinde taşınan elektron sayısı artarak malzemenin elektrik iletkenliği arttırılabilir. Buna göre stokiometrik ve stokiometri altı nanoçubuklarının karşılaştırmalı olarak elektrokimyasal özellikleri ve döngü tekrarlama konusundaki stabiletelerini araştırdık. Kendi bünyesinde taşıdığı elektrokromik özellikleri sayesinde en son uygulama olarak oksijen boşluklarının ve kobalt katkılamanın elektrokromik olarak değişimleri gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, tungsten oxide nanostructures, which are n-type semiconductors with a band gap between 2.6-2.8, have been studied extensively. The hydrothermal method was used as the synthesis technique and the phases and morphologies were optimized in a stable and controllable manner. Firstly, stoichiometric tungsten oxide nanowires with certain ratios were synthesized, and then cobalt doping was made using this synthesis technique. Subsequently, sub-stoichiometric tungsten oxide nanowires, which have oxygen gaps and can show plasmonic properties due to the increased carrier density, were synthesized, and tungsten oxides with a flower-like hierarchical structure with oxygen gaps were synthesized and grouped according to possible application areas. Accordingly, how oxygen vacancies and hierarchical structures affect photocatalysis applications have been examined and it has been seen that ubstoichiometric tungsten oxide works faster until it reaches a certain saturation than stoichiometric tungsten oxide. According to this study, how the system can be manipulated by adding low pH to the system and hydrogen peroxide as an electron acceptor, respectively. It has been observed that it can be done. Hierarchical tunsten oxide has been found to be an ideal catalyst that can work quickly in photocatalysis studies due to its hierarchical structure, which has oxygen vacancies and can absorb light well. Additionally, tungsten oxide attracts attention as a material used in supercapacitor applications. Supercapacitors are long-lasting and fast-reacting electrochemical devices that can provide high power in energy storage and discharge processes. The use of tungsten oxide in supercapacitor applications can be summarized as follows: when nanoparticles with large surface area are used as electrode material, they increase the interaction with the electrochemical surface and can increase the energy storage capacity. It shows high electrochemical activity as an electrode material. This feature contributes to the high performance of the supercapacitor. Tungsten oxide has a structure suitable for electron and ion conduction. This allows the supercapacitor to have fast charge/discharge capabilities and low internal resistance. Tungsten oxide can show stable performance during electrochemical cycles. This feature ensures the long life of the supercapacitor. In supercapacitor applications, in addition to these features, the electrical conductivity of the material can be increased by increasing the number of electrons carried in the material due to its oxygen gap. Accordingly, we investigated the comparative electrochemical properties and cycling stability of stoichiometric and sub-stoichiometric nanowires. Thanks to its electrochromic properties, the latest application has observed electrochromic changes of oxygen vacancies and cobalt doping
Benzer Tezler
- Synthesis, development and characterization of some W-based compounds, composites and hybrid materials
Volfram esaslı bileşiklerin, kompozitlerin ve de hibrid malzemelerin üretimi, geliştirilmesi ve karakterizasyonu
SELİM COŞKUN
Doktora
İngilizce
2011
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Gümüş ve nikel katkılı çinko oksit (ZnO) nanoçubukların üretimi, karakterizasyonu ve uygulama alanlarının araştırılması
Fabrication, characterization and investigation of application areas of silver and nickel doped zinc oxide (ZnO) nanorods
HATİCE ADIGÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NECMETTİN KILINÇ
- Metalik ve bimetalik nanoparçacıkların ve nanokompozit malzemelerin sentezi ve su arıtma teknolojisinde kullanımı
Synthesis of metallic and bimetallic nanoparticles and nanocomposite materials and their use in water treatment
HİCRET KIRTAY
- Characterization investigations of W-xTi alloys and W-xTi/2 WT% LaB6 composites fabricated by mechanical alloying and sintered using pressureless sintering or spark plasma sintering techniques
Mekanik alaşımlama ve basınçsız sinterleme ile spark plazma sinterleme yöntemleriyle üretilen W-xTi alaşımların ve W-xTi/2 WT% LaB6 kompozitlerinkarakterizasyon çalışmaları
HADI JAHANGIRI
Doktora
İngilizce
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU