Farklı yöntemlerle borofen sentezi, karakterizasyonu ve kararlılığının incelenmesi
Investigation of the synthesis, characterization, and stability of borophene using different methods
- Tez No: 906839
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NEŞE KEKLİKCİOĞLU ÇAKMAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
İki boyutlu (2B) malzemeler çok çeşitli uygulama alanlarına sahip olmaları nedeniyle son yıllarda oldukça ilgi çekmeye başlamışlardır. Bu malzemeler arasında Grafen esnek bir yapıya ve aynı zamanda mükemmel elektrik ve ısıl iletkenlik özelliklerine sahip olması nedeniyle bilim dünyasında oldukça ilgi çekmiştir. Uzun bir süre grafen ile yarışacak yeni bir malzeme keşfedilemezken 2015 yılında borofenin sentezlenmesi ile yeni ve mükemmel bir malzeme ortaya çıkmıştır. Borofen hegzagonal yapıda dizilmiş bor atomlarından oluşmuştur. Grafenden daha güçlü, daha esnek elektrokimya, nanosensör ve katalizör kimyasında devrim yaratacak potansiyele sahip bir malzemedir. Borofen ilk kez 2015 yılında moleküler ışın üst bırakımı (Molecular Beam Epitaxy - MBE) yöntemi ile tek katmanlı olarak sentezlenebilmiştir. Literatürde borofen sentezine yönelik başarılı olan az sayıda çalışma yer almaktadır. Bu çalışmalar incelendiğinde kimyasal buhar biriktirme (Chemical Vapor Deposition - CVD) ve MBE kullanılan çalışmalarda tek katmanlı borofen sentezlenebilmiştir. Borofen için yeni sentez yöntemleri araştırma halindedir. Yapılan bu yüksek lisans tez çalışmasında borofen saf bordan yola çıkılarak sonokimyasal eksfoliasyon yöntemi ile solvotermal reaktör kullanılarak ve Bor nitrür (BN) ve molibden disülfit den yola çıkılarak hibritlerinin sentezi şeklinde sonokimyasal eksfoliasyon ile ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Borofen sentezi için uygulanan yöntemler son ürünün özelliklerini belirleme konusunda büyük rol oynamaktadır. Genel olarak, sonokimyasal yöntem ile sonikasyon süresine ve çözücü tipine bağlı olarak tek tabaka, iki tabaka, üç tabaka ve dörtlü tabaka malzeme sentezlenebilir. Çözücünün doğru seçimi ve doğru sonikasyon süresi etkileşimi ile büyük yanal boyutlara sahip tek katmanlı levhalar elde edilebilmektedir. Ancak çözücü iyi etkileşime girmezse, aynı sonikasyon süresinde dahi çok tabakalı yapılar ortaya çıkabilmektedir. Çok uzun süreli bir sonikasyon ise çok parçalanmalar sebebiyle borofen dots ların oluşumuna neden olabilmektedir. Bu nedenle, uygun çözücü seçimi ve sonikasyon süresinin optimizasyonu, borofen tabakasının oluşumu için önemli ve esastır. Bu parametrelerin optimizasyonu için çalışmada 5 farklı çözücü ve banyo tipi sonikatör (BluLab) ve prob sonikatör (Sonics & Materials Inc., USA) ile farklı sonikasyon zamanları kullanılmıştır. Ayrıca santrifüj aşamasında da farklı zamanlar ve hızlar denenerek santrifüj zamanı ve hızı da optimize edilmiştir. Sonokimyasal eksfoliasyon ile borofenin sentezi için çözücü cinsi ve sonikasyon sürelerinin optimizasyonu ile borofen başarı ile sentezlenmiştir. Ayrıca Bor nitrür (BN) ve molibden disülfit den çıkılarak yapılan sentez yönteminde ise 5 tabakadan daha az katmana sahip hibritlerin elde edildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Two-dimensional (2D) materials have garnered significant interest in recent years due to their diverse application potentials. Among these materials, graphene has attracted considerable attention in the scientific community due to its flexible structure and exceptional electrical and thermal conductivity properties. For a long time, no material could rival graphene until the synthesis of borophene in 2015, which introduced a new and remarkable material. Borophene consists of boron atoms arranged in a hexagonal structure. It is stronger and more flexible than graphene, with the potential to revolutionize electrochemistry, nanosensors, and catalysis. Borophene was first synthesized as a monolayer in 2015 using the Molecular Beam Epitaxy (MBE) method. Successful studies on borophene synthesis are limited in the literature, with Chemical Vapor Deposition (CVD) and MBE methods achieving monolayer borophene synthesis. New synthesis methods for borophene are under investigation. In this master's thesis study, borophene was synthesized separately using the sonochemical exfoliation method starting from pure boron and using a solvothermal reactor, as well as the synthesis of its hybrids starting from boron nitride (BN) and molybdenum disulfide (MoS₂) through sonochemical exfoliation. The methods applied for borophene synthesis play a crucial role in determining the properties of the final product. Generally, sonochemical methods can produce single-layer, bi-layer, tri-layer, and four-layer materials depending on the sonication time and type of solvent used. Correct solvent selection and appropriate sonication time can yield large lateral dimension monolayer sheets. However, poor solvent interaction can result in multi-layer structures even with the same sonication duration. Excessively long sonication can lead to the formation of borophene dots due to extensive fragmentation. Therefore, optimizing solvent selection and sonication time is essential for borophene layer formation. This study used five different solvents and various sonication times with a bath-type sonicator (BluLab) and a probe sonicator (Sonics & Materials Inc., USA) for optimization. Additionally, centrifugation times and speeds were optimized by experimenting with different durations and speeds. Through the optimization of solvent types and sonication durations, borophene was successfully synthesized via sonochemical exfoliation. Moreover, the synthesis method starting from boron nitride (BN) and molybdenum disulfide (MoS₂) yielded hybrids with fewer than five layers.
Benzer Tezler
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- Borofen/grafen oksit katkılı polimerik kompozit membran sentezi ve yakıt pili performans özellikleri
Borophene/graphene oxide doped polymeric composite membrane synthesis and fuel cell performance characteristics
ŞEYMA KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HABİBE CANAN CABBAR
- Mechanical properties of boron nanotubes
Bor nanotüplerin mekanik özellikleri
ERDEM ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Development of SAW sensors coated with metal organic framework and borophene for detection of Covid-19
Covid-19 biyobelirteçlerinin tespiti için metal organi̇k çerçeve ve borofen kaplı SAW sensörlerinin geliştirilmesi
MAİDE MİRAY ALBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ZAYİM
- A computational chemistry study on the interaction between hydrogenated borophene and amino acids
Hidrojenlenmiş borofen ve amino asitler arasındaki etkileşim üzerine hesaplamalı kimya çalışması
YAĞMUR BOZKURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN ELMACI IRMAK