Vanadium-doped magnesium oxide nanoparticles as electrodes in supercapacitor devices
Vanadyum katkılı magnezyum oksit nanoparçacıkların elektrot olarak süperkapasitör cihazlarında kullanılması
- Tez No: 821359
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE ERDEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Kimya, Kimya Mühendisliği, Science and Technology, Chemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Teknolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Magnezyum Oksit (MgO), bolluğu, sürdürülebilirliği ve olağanüstü elektrokimyasal özellikleri nedeniyle enerji depolama amaçlı bir malzeme olarak özel bir konuma sahiptir. Vanadyum (V), vanadil iyonlarının (V4+) paramanyetik merkezler gerektiren karakterizasyon spektroskopilerindeki bilgileri ortaya çıkarmak, elektrokimyasal özellikleri geliştirmek ve ana malzemelere dışsal kusurlar eklemek için araştırma ajanları olarak kullanılabilecek benzersiz bir malzemedir. Burada, hepsi bir arada katı hal süper kapasitör cihazlarında elektrot malzemeleri olarak V katkılı MgO nanoparçacıkları rapor edilmektedir. Hazırlanan numunelerin yapısal, morfolojik, elektronik ve optik özellikleri XRD, Raman spektroskopisi, STEM, EPR ve PL kullanılarak kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Konak malzemede indüklenen paramanyetik merkezleri analiz etmek için EPR spektroskopisi kullanılmıştır ve tüm V katkılı numuneler bir V4+ karakteristik EPR sinyali göstermiştir. Birleştirilmiş simetrik süper kapasitörlerin elektrokimyasal analizi, döngüsel voltammetri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve potansiyel sınırlama tekniği (GCPL) ile galvanostatik döngü kullanılarak yapılmıştır. Sonuçlar, yeni V katkılı MgO malzemesinin 0 ile 1 V arasında mükemmel kapasitans performansı sergilediğini ve 10 mV/s tarama hızında 50 F/g'lik bir özgül kapasitans sağladığını ortaya koymaktadır. Aynı zamanda, diğer simetrik süper kapasitör konfigürasyonlarından elde edilen değerlerle karşılaştırılabilecek şekilde maksimum 4.17 Wh/kg enerji yoğunluğu sergilemektedir. Karbon siyahı gibi bir yükseltici malzeme eklendiğinde, özgül kapasitans değeri 20 mV/s'de 1200 F/g'ye, MgO bazlı malzemeler eklendiğinde ise literatürde daha önce hiç bildirilmemiş değerlere önemli ölçüde yükseldiği görülmektedir.
Özet (Çeviri)
Magnesium Oxide (MgO) occupies a special stature as a material for energy-storage purposes, owing to its abundance, sustainability, and phenomenal electrochemical features. Vanadium (V) is another unique material, where vanadyl ions (V4+) can be utilized as probing agents to reveal information in characterization spectroscopies that require paramagnetic centers, and to introduce extrinsic defects into host materials to enhance the electrochemical properties. Here in, we report V-doped MgO nanoparticles as electrode materials in all-in-one solid-state supercapacitor devices. The prepared samples' structural, morphological, electronic, and optical properties were thoroughly analyzed utilizing XRD, Raman spectroscopy, STEM, EPR, and PL. EPR spectroscopy was employed to analyze the paramagnetic centers induced in the host material and showed that all V-doped samples displayed a V4+ characteristic EPR signal. The electrochemical analysis of the assembled symmetric supercapacitors was done using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and galvanostatic cycling with the potential limitation technique (GCPL). The results reveal that the novel V-doped MgO material displayed excellent capacitance performance between 0 and 1 V, delivering a specific capacitance of 50 F/g at a 10 mV/s scan rate. It also exhibits a maximum energy density of 4.17 Wh/kg, comparable to values obtained from other symmetric supercapacitor configurations. When a booster material like carbon black was added, the specific capacitance value increased dramatically to 1200 F/g at 20 mV/s, values that were never reported before in the literature for MgO-based materials.
Benzer Tezler
- Ultrasonik kimyasal püskürtme tekniği ile vanadyum katkılı ZnO ince filmlerinin büyütülmesi ve karakterizasyonu
Growth and characterization of vanadium doped ZnO thin films by ultrasonic spray pyrolysis technique
EMRAH SARICA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VİLDAN BİLGİN
- Farklı oranlarda vanadyum katkısı yapılmış Bi-tabanlı yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin üretimi, yapısal ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Production of Bi-based high temperature vanadium doped superconductors at various rations, investigation of their structural and physical properties
HALUK KORALAY
Doktora
Türkçe
2007
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH GÜNEN
- Vanadyum katkılı alüminyum atom topaklarının elektronik ve yapısal özelliklerinin teorik yöntemler kullanılarak incelenmesi
Investigations of electronic and structural properties of vanadium doped aluminium atomic clusters by using theoretical methods
DUDUNUR GÜLDİBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiAhi Evran ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MEHMET TAHİR GÜLLÜOĞLU
- Vanadyum katkılı ti2fega ters heusler tipi alaşımların fiziksel özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelenmesi
Investigations of physical properties of vanadium-doped ti2fega inverse-heusler type alloys within the density functional theory
AHMET SEFA MERİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırşehir Ahi Evran Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN ÖRNEK
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET İYİGÖR
- Vanadyum katkılanmış Bi-2212 süperiletken bileşiklere ait elektrik ve mekanik özelliklerin incelenmesi
Examination of electrical and mechanical properties belonging to vanadium doped Bi-2212 superconducti̇ng compounds
SEMİH OKUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRCAN YILDIRIM