Grafen kuantum nokta/ metal oksit/ iletken polimer içeren nanokompozitlerin süperkapasitör performanslarının incelenmesi
Investigation of supercapacitor performances of nanocomposites containing graphene quantum dot/metal oxide/conductive polymer
- Tez No: 895375
- Danışmanlar: PROF. DR. NURAY YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 211
Özet
Tez çalışmasında, indirgenmiş grafen oksit (rGO), yüksek yüzey alanı, düşük maliyet ve çevre dostu özelikleri ile bilinen grafen kuantum nokta (GKN), yüksek teorik spesifik kapasitansa sahip iletken polimer (polipirol, (PPy)) ve MnO2 içeren nanokompozitlerin sentezi, karakterizasyonu ve süperkapasitör uygulamaları için performanslarının incelenmesi amaçlanmıştır. Nanokompozitlerin karakterizasyonları UV-vis görünür bölge spektrofotometresi, Fourier-dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), X-ışınları kırınımı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X Işını analizi (EDX) ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Nanoyapıların farklı bileşimlerinin kompozit bileşenlerine göre elektrokimyasal performansları ikili elektrot konfigürasyon yöntemi ile nötr ve asidik elektrolitlerde incelenmiş; galvanometrik şarj-deşarj (GŞD), dönüşümlü voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) analizleri yapılmıştır. rGO, 1 A/g akım yoğunluğunda 72.98 F/g, saf PPy ise 151.63 F/g olarak ölçülmüştür. Elektrokimyasal performansa bileşen miktarlarının etkisinin incelenmesi için kütlece farklı pirol kullanılarak sentezlenen rGO-PPy nanokompozitleri arasından rGO-PPy12, 1 A/g'da 189.09 F/g kapasitans ortaya koymuştur. Ayrıca üç bileşenli rGO-MnO2-PPy nanokompozitlerinde en iyi kapasitif davranışı sergileyen örnek 1 A/g'da 323.91 F/g ve 5 mV/s'de 577.39 F/g değerlerine sahip olan ayrıca 5000 döngü sonrası (GŞD) kapasitansının %88.9'unu koruyan rGO-MnO2(PVP,120)-PPy16 örneği olmuştur. Farklı bileşen oranlarında sentezlenen GKN-PPy nanokompozitleri arasında 5 mV/s'de 331.76 F/g ve 1 A/g'da 195.34 F/g spesifik kapasitansa sahip GKN-PPy16 örneği, 5000 döngü sonunda (GŞD) spesifik kapasitansının %93'ünü korumuştur. GKN-MnO2-PPy16 nanokompoziti ise 5 mV/s'de 463.46 F/g, 1 A/g'da 193.46 F/g bulunarak üstün elektrokimyasal performans sergilemiştir. rGO-PPy12, rGO-MnO2 (PVP,120)-PPy16, GKN-PPy16, GKN-MnO2-PPy16 nanokompozitlerinin, elde edilen bulgular doğrultusunda saf PPy, MnO2 ve rGO'nun dezavantajlarının üstesinden gelerek kapasitif performansı önemli ölçüde artırdığı sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the synthesis, characterization, and performance evaluation of nanocomposites containing reduced graphene oxide (rGO), known for its high surface area, low cost, and environmentally friendly properties; graphene quantum dots (GQD); conducting polymer (polypyrrole, PPy) and MnO2 with high theoretical specific capacitance for supercapacitor applications were aimed. The characterization of the nanocomposites was carried out using UV-vis spectroscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Analysis (EDX), and Transmission Electron Microscopy (TEM). The electrochemical performance of the nanostructures, depending on the composite components with different mass ratios, was examined in neutral and acidic electrolytes using a two-electrode configuration method; galvanostatic charge-discharge (GCD), cyclic voltammetry (CV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analyses were performed. rGO was measured to have a specific capacitance of 72.98 F/g at a current density of 1 A/g, while pure PPy showed 151.63 F/g. Among the rGO-PPy nanocomposites synthesized with different mass ratios of PPy to investigate the effect of component amounts on electrochemical performance, rGO-PPy12 exhibited 189.09 F/g at 1 A/g. Additionally, among the rGO-MnO2-PPy nanocomposites synthesized with different MnO2 and PPy ratios, the sample demonstrating the best capacitive behavior was rGO-MnO2(PVP,120)-PPy16, which exhibited values of 323.91 F/g at 1 A/g and 577.39 F/g at 5 mV/s, and retained 88.9% of its capacitance after 5000 cycles (GCD). Among the nanocomposites synthesized with different GQD-PPy component ratios, the GQD-PPy16 sample exhibited a specific capacitance of 331.76 F/g at 5 mV/s and 195.34 F/g at 1 A/g, retaining 93% of its specific capacitance after 5000 cycles (GCD). The GQD-MnO2-PPy16 nanocomposite demonstrated superior electrochemical performance, with values of 463.46 F/g at 5 mV/s and 193.46 F/g at 1 A/g. Based on the findings, it was concluded that the rGO-PPy12, rGO-MnO2 (PVP,120)-PPy16, GQD-PPy16, and GQD-MnO2-PPy16 nanocomposites significantly improved capacitive performance by overcoming the disadvantages of pure PPy, MnO2, and rGO.
Benzer Tezler
- Grafen temelli kuantum noktaları / ftalosiyaninkonjugatlarının sentezi ve enerji transferi özelliklerininincelenmesi
Graphene-based quantum points / phthalocyanine investigation of the synthesis and energy transfer characteristics of the conjugates
ŞULE ERYİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ÖZÇEŞMECİ
- AISI D3 çeliğinin sert tornalanmasında çevre dostu soğutma/yağlama stratejilerinin işleme performansı ve tribolojik özellikler üzerindeki etkisi
Effect of eco-friendly cooling/lubrication strategies on machining performance and tribological properties in hard turning of AISI D3 steel
MUHAMMED ÖMER AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞRI VAKKAS YILDIRIM
- Mechanical behaviour of nanoporous metals reinforced with carbon based nanomaterials
Karbon tabanlı nanomalzemelerle güçlendirilmiş nano-gözenekli metallerin mekanik davranışı
DENİZ EZGİ GÜLMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Plazmonik metallerle güçlendirilmiş grafen kuantum nokta nanoyapılarının doğrusal olmayan optik özellikleri
Nonlinear optical properties of graphene quantum dot nanostructures wi̇th enhanced by plasmoni̇c metals
SAADET HANÇE
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KARATAY
- Grafen kuantum nokta ve karşıt noktaların elektronik özellikleri
Electronic properties of graphene quantum dots and antidots
GÜNAY ÖMER
Doktora
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKİR SITKI KANDEMİR