Synthesis of organic energy materials; investigation of their properties and device applications
Enerji tabanlı organik materyallerin sentezi, özelliklerinin incelenmesi ve cihaz uygulamaları
- Tez No: 828631
- Danışmanlar: PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 175
Özet
Organik konjuge malzemeler esnek, kolay dizayn edilebilir, fonksiyonlandırılabilir ve ayarlanabilir bant aralıkları gibi özelliklerinden dolayı materyal kimyasında oldukça çok kullanılmaktadır. Özellikle ışık saçan diyotlar, güneş pilleri, kapasitörler gibi enerji üretimi ve dönüşümü gösteren alanlarda konjuge malzemeler görev yapmaktadır. Organik materyal kimyası; sentetik organik kimya ve uygulamalı enerji biliminin birleşimi olarak, polimerik veya küçük moleküllü yapıların dizaynı, sentezi, karakterizasyonu, optik ve elektronik özelliklerinin incelenmesi ve cihaz uygulamalarının fabrikasyonu gibi temel steplerden oluşmaktadır. Günümüz dünyasında artan enerjik küresel problemler, iklim değişikliği ve fosil enerji kaynaklarının tükenmesi gibi global sorunlar; enerji ve enerji tabanlı malzemelerin geliştirilmesi konusuna olan ilgili arttırmaktadır. Yenilenebilir ve sürdürülebilir alternatif enerji kaynaklarının bulunması ve dönüşümlerinin sağlanması en önemli araştırma konusu haline gelmiştir. Organik materyal kimyasında oldukça çok kullanılan hetero halkalı bileşik olarak bilinen tiyofen halkası; elektrofilik sübstitüsyon açısından yüksek reaktivitesi, elektronca zenginliği ve yüksek termal karlılığı gibi özelliklerinden dolayı enerji ve enerji tabanlı birçok uygulamada kullanılmaktadır. Tez kapsamında ise; tiyofen ailesinden kaynaşık tiyenotiyofen (TT) ve ditiyenotiyofen (DTT) yapılarının dizaynı, sentezi, foto fiziksel özelliklerinin incelenmesi ve cihaz uygulamaları ele alınmıştır. Bu yapılar trifenilamin (TPA), Tetrafeniletilen (TPE), Benzotiyadiazol (BTD), antrasen, bifenil ve tek duvarlı karbon nanotüp (SWCNT) gibi yapılarla modifiye edilerek yeni materyaller geliştirilmiştir. Doktora tezi kapsamında yayınlanan 11 makaleden derleme yapılarak; organik ışık saçan diyot (OLED), organik alan etkili transistor (OFET), kapasitör, floresan, hafıza cihazı, yeni nesil hibrit malzemeler, elektrokatalitik ve elektrokimya temalı uygulama alanları çalışılmıştır. Bu temalara uygun çeşitli donor-akseptör modeline sahip hem polimerik hem de küçük moleküller geliştirilmiştir. HOMO-LUMO bant enerjisi, molekül içi yük transferi, katı ve sıvı kuantum verimi, lüminesans verimi, boşluk hareketliliği, dış kuantum verimi, topaklanmaya bağlı ışıma, floresan, kapasitif özellikler gibi birçok teori ve kural tez kapsamında işlenmiştir. Sonuç olarak; tez kapsamında konjuge TT ve DTT temelli hem polimerik hem de küçük molekül yapılı materyaller dizayn ve sentez edilerek, enerji uygulamaları yapılmıştır. Elde edilen materyaller hem organik kimyada hem de uygulamalı enerji alanında katkılar sunmuştur. Bu doktora tezinden elde edilen çıktılar göstermektedir ki; TT ve DTT malzemeleri yeni nesil malzemelerin geliştirilmesi ve sürdürülebilir enerji uygulamalarına ışık tutmaktadır.
Özet (Çeviri)
Organic conjugated materials are widely used in material chemistry due to their properties such as flexible, easily designed, functional and adjustable band gaps. In particular, conjugated materials are fabricated in areas that provide energy production and conversion, such as organic light emitting diodes (OLED), solar cells, capacitors etc. Organic material chemistry as a combination of synthetic organic chemistry and applied energy science consists of basic steps of design, synthesis, characterization of polymeric or small molecules, investigation of optical and electronic properties and device applications. Global problems like increasing universal energy problems, climate change and depletion of fossil energy resources in today's world increase the interest in energy and development of energy-based materials. Finding and transforming renewable and sustainable alternative energy sources have become important research topics. Thiophene ring, known as heterocyclic compound, is widely used in organic material chemistry. It is used in many energy and energy-based applications due to its suitable reactivity in terms of electrophilic substitution, electron richness and high thermal stability. Within the scope of the thesis design, synthesis, investigation of photophysical properties and device applications of fused thienothiophene (TT) and dithienothiophene (DTT) structures of thiophene family are discussed. The structures given in this thesis have been developed by modifying TT and DTT units with triphenylamine (TPA), tetraphenylethylene (TPE), benzothiadiazole (BTD), anthracene, biphenyl and single-walled carbon nanotube (SWCNT). Through the scope of the doctoral thesis, 11 articles related with organic light-emitting diode (OLED), organic field-effect transistor (OFET), capacitor, fluorescent, memory device, new generation hybrid materials, electrocatalytic and electrochemistry-themed application areas have been produced. Both polymeric and small molecules with various suitable donor-acceptor models for these themes were developed. Various theories and rules such as HOMO-LUMO band energy, intramolecular charge transfer, solid-state and solution quantum efficiency, luminescence efficiency, cavity mobility, external quantum efficiency, aggregation-induced radiation, fluorescence, capacitive properties are covered in the thesis. In conclusion; within the scope of the thesis, both polymeric and small molecule materials based on conjugated TT and DTT were designed, synthesized and their energy applications were investigated. The aim of the PhD study to make contributions both organic chemistry and applied energy. The outputs obtained from this doctoral thesis showed that TT and DTT materials shed light on the development of new generation materials and sustainable energy applications.
Benzer Tezler
- Ditiyeno[2,3-b;3',2'-d]Tiyofen ve Tiyeno[2,3-b]Tiyofen temelli organik elektronik ve optoelektronik malzemelerin sentezleri ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation and investigation of the properties of electro and optoelectro active materials based on Dithieno[2,3-b;3',2'-d]Thiophene and Thieno[2,3-b]Thiophene
ŞULE TAŞKIRAN ÇANKAYA
- Bor içeren donör-akseptör (D-A) organik materyallerin sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Syntheses of boron containing donor-acceptor (D-A) organic materials and investigation of their properties
ONUR ŞAHİN
- Karbon tabanlı nanoparçacıklar ile katkılanan organik faz değişken malzemlerin termal özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesi
Experimental investigation of thermal properties of carbon based nanoparticle embedded phase change metarials (PCMS)
ŞENGÜL KURTULUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiEnerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KERİM YAPICI
- Yeni sübstitüe ftalosiyaninlerin sentezi ve özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
ŞEBNUR MEREY
Doktora
Türkçe
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiAnorganik Kimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER BEKAROĞLU