Elektrokimyasal olarak indirgenmiş grafen oksit (ERGO)-TiO2 nanokompozit elektrotların hazırlanması ve boya duyarlı güneş pillerinde (DSSC'lerde) fotoanot olarak kullanılması
Fabrication of electrochemically reduced graphene oxide (ERGO)-TiO2 nanocomposite electrodes for dye sensitized solar cells (DSSC) as photoanode
- Tez No: 712355
- Danışmanlar: PROF. DR. ÜMİT DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Boya duyarlı güneş pillerinde (DSSC'lerde) fotoanot olarak kullanılmak üzere, 3-boyutlu sıra düzenli TiO2/elektrokimyasal indirgenmiş grafen oksit (TiO2/ERGO) nanokompozitler, oda sıcaklığında grafen oksit (GO) ve Ti4+ iyonlarını içeren sulu bir çözeltiden basit, ucuz ve çevre dostu bir yöntem olan tek basamaklı elektrokimyasal ko-depozisyon ile flor katkılanmış kalay oksit (FTO) cam elektrot yüzeyinde eş zamanlı olarak sentezlendi. Üretilen ERGO/TiO2 nanokompozit filmlerin yapısal ve morfolojik özellikleri X-ışını kırınımı (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopi (XPS), Enerji dağılımlı X-ışını spektroskopi (EDS) ve Taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile karakterize edildi. Güneş ışınlarının UV-görünür ve IR bölgesinden maksimum ışık hasadı sağlamak için ERGO/TiO2 nanokompozit filmleri ticari N719 ve RK1 boyaları ile duyarlılaştırıldı. Hazırlanan filmlerin optik özellikleri UV-Vis Spektroskopisi ile analiz edildi. Fotovoltaik parametrelerinin belirlenmesi için standart ışıklandırma altında (A.M1.5G) J-V ölçümleri alındı. 0,5 mM N719 ve RK1 boya çözeltilerine 12 saat boyunca daldırılan elektrotların en yüksek güç dönüşüm verimini sergiledikleri görüldü. N719 boyası için, 9,65 mA/cm2 akım yoğunluğu ve 850 mV açık devre potansiyeli (VOC) veren elektrotun güç dönüşüm verimi 3,53%'e ulaştı. RK1 boyası için ise, 12,83 mA/cm2 akım yoğunluğu ile 700 mV VOC gösteren elektrot 4,94% güç dönüşüm verimi sergiledi. ERGO'nun çarşaf benzeri yapısı ile TiO2 nanopartikül yapıların birleşmesi ile hazırlanan ve boya ile duyrarlılaştırılan elektrotlar, saf TiO2 filmleri ile karşılaştırıldığında önemli derecede yüksek güç dönüşüm verimi gösterdi. Artan güç dönüşüm verimi, ERGO'nun yüksek yüzey alanı sebebiyle üzerinde daha fazla TiO2 nanopartikül biriktirilmesine olanak sağlamasına ve ERGO'nun hızlı yük transferinden dolayı rekombinasyon hızını düşürmesine atfedilebilir.
Özet (Çeviri)
3-dimensional hierarchical TiO2/electrochemically reduced graphene oxide (TiO2/ERGO) nanocomposites were synthesized on fluorine-doped tin oxide (FTO) by one-pot electrochemical co-deposition method that is simple, cheap and environmental-friendly from an aqueous mixture containing graphene oxide (GO) and Ti+4 ions simultaneously at room temperature for using as photoanodes in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The structural and morphological properties of ERGO/TiO2 nanocomposite films were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Scanning electron microscope (SEM). ERGO/TiO2 nanocomposite films were sensitized with commercial N719 and RK1 dyes to ensure maximum light harvesting from the UV-visible and NIR region of spectrum of sunlight. Optical properties were analyzed by UV-Vis Spectroscopy. J-V measurements were performed under standard (AM1.5 G) 1 sun illumination to determine the photovoltaic parameters. It was observed the electrodes immersed in 0,5 mM N719 and RK1 dye solutions for 12 hours exhibited the highest power conversion efficiency (PCE). For N719, PCE of the electrode, which gave a current density of 9,65 mA/cm2 and an open circuit potential (VOC) of 850 mV, reached 3,53%. For RK1, electrode showing VOC of 700 mV with JSC of 12,83 mA/cm2 showed a PCE of 4,94%. The electrodes prepared by TiO2 nanoparticule decorated with the sheet-like structure of ERGO showed significantly higher PCE compared to bare TiO2 films. The efficiency enhancement can be attributed to the fact that ERGO allows more TiO2 nanoparticles to be deposited on it due to its high surface area and ERGO reduces the recombination rate owing to its high charge transfer.
Benzer Tezler
- TiO2/ERGO nanokompozitlerin elektrokimyasal sentezi ve Mg2+ ile modifikasyonu, fotoelektrokimyasal h2 üretimi ve metilen mavisi gideriminde kullanılması
Electrochemical synthesis of TiO2/ERGO nanocomposites and modification with Mg2+, photoelectrochemical h2 production and use in methylene blue degradation
EKİN AKYÜREK
- Elektrokimyasal yöntemle indirgenmiş grafen oksit/titanyum dioksit yüzeyinin alüminyum ile doplanması, kapasitif ve fotokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Doping of electrochemically reduced graphene oxide/titanium dioxide surface with aluminum and investigation of its capacitive and photocatalytic properties
EBRU TURGUT HİM
- TiO2/ERGO nanokompozit elektrotların CdTe, PbTe, Bi2Te3, CdTe/PbTe, CdTe/Bi2Te3 ve PbTe/Bi2Te3 kuantum parçacıklar ile dekore edilmesi, karakterizasyonu ve QDSSCs'lerde uygulamaları
Decoration of TiO2/ERGO nanocomposite electrodes with CdTe, PbTe, Bi2Te3, CdTe/PbTe, CdTe/Bi2Te3 and PbTe/Bi2Te3 quantum dots, characterization and applications in QDSSCs
ELİF TEMUR
- Elektrokimyasal olarak indirgenmiş grafen oksit esaslı modifiye elektrotların eldesi ve ilaç aktif moleküller için sensör özelliklerinin araştırılması
Preparation of modified electrodes based on electrochemically reduced graphene oxide and investigation of their sensor properties for drug active molecules
NESİBE ERBİLEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
KimyaNecmettin Erbakan ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE GÜLER AKGEMCİ
- ERGO/ZnO nanokompozit elektrotların CdS, CdTe, Bi2S3, CdS/CdTe ve CdS/Bi2S3 kuantum parçacıklar ile dekore edilmesi, karakterizasyonu ve QDSSC'Lerde uygulamaları
Decoration of ERGO/ZnO nanocomposite electrodes with CdS, CdTe, Bi2S3, CdS/CdTe and CdS/Bi2S3 quantum dots, characterization and applications in QDSSCs
MESUT ERYİĞİT