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
- Doku mühendisliği uygulamaları için bor, magnezyum ve vanadyum katkılı biyoaktif cam üretimi, karakterizasyonu ve ın vıtro biyolojik değerlendirilmesi
Production,characterization and in vitro biological evaluation of bioactive glass include with boron, magnesium and vanadium for tissue engineering
KÜBRA ÖZKAN GÜNER
Doktora
Türkçe
2025
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİL YÜCEL
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ CAN ÖZARSLAN
- Sodyum iyon bataryalar için vanadyum katkılı katot malzemelerinin geliştirilmesi ve batarya performanslarının araştırılması
Development of vanadium-doped cathode materials for sodium-ion batteries and investigation of battery performance
EBRU ELEK
- 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
- Electrochemical analysis of vanadium doped zinc sulfide
Vanadyum katkılı çinko sülfürün elektrokimyasal analizi
BERFU AKGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
EnerjiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE ERDEM
- 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