Graphene-based material production, characterization, anddetermination of hydrogen storage capacity byelectrochemical methods
Grafen bazlı malzeme üretimi, karakterizasyonu veelektrokimyasal yöntemlerle hidrojen depolamakapasitesinin belirlenmesi
- Tez No: 930808
- Danışmanlar: PROF. DR. NEZİHE AYAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 176
Özet
Grafen, altıgen kafes yapısına sahip tek bir karbon atomu katmanından oluşan bir malzemedir. Bu çalışmada, grafit ve plastikten grafen bazlı malzemeler üretmek için üç farklı yöntem araştırılmıştır. Birincisi, Hummers yöntemi olup grafitten grafen oksit (GFO) üretiminde, ikinci yöntemde ise, grafitten grafen üretmek için sıvı faz eksfoliasyonunu (LPE) kullanmıştır. Piroliz üçüncü yöntem olup sentezlenen NiCo/bentonit katalizörü kullanılarak grafen elde edilmiştir. Grafen bazlı numuneler, XRD, FT-IR spektroskopisi, Raman spektroskopisi, BET, SEM, TEM, TGA, UV-Vis spektroskopisi, CHNS/O analizi ve XRF karakterizasyon yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, grafit oksit, çok katmanlı grafen ve grafen oksidin başarıyla sentezlendiği belirlenmiştir.Elde edilen grafen malzemelerinin hidrojen depolama kapasitesini belirlemek için electrokimyasal analizleri yapıldı. Çok katmanlı grafen (MLGF), 236 mAh.g⁻¹ değeri ile en yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahip olduğu tespit edilmiştir. NiCo/rGFO kompozit malzemeler, emdirme yöntemi ile farklı aktif metal yükleme oranları (1:1, 1:2, 2:1, 2:2) ile sentezlendi. Daha sonra, bu kompozit malzeme hidroliz yöntemiyle NaBH4'ten hidrojen üretiminde katalizör olarak kullanıldı. Sıcaklık (30, 40, 50, 60 °C), NaOH çözelti konsantrasyonu (0,25, 0,5, 0,75, 1 M) ve metal yükleme oranları (1:1, 1:2, 2:1, 2:2 NiCo) gibi parametrelerin katalizörün aktivitesine etkisi incelenmiş olup, 2:2 metal yükleme oranın, 60 °C sıcaklık ve 0,25 M NaOH konsantrasyonunun en uygun çalışma parametreleri olduğu belirlenmiştir. Bu koşulda NiCo/rGFO kompozit malzemenin 255,10 mL.min⁻¹ gcat⁻¹'lik dikkate değer bir hidrojen üretim ve %100 hidrojen verimini sağlamış olup aktivasyon enerjisi (Ea) 27,3 kJmol⁻¹ olarak hesaplanmıştır. Bu kompozitin 0,5 M H2SO4'te gerçekleştirilen EIS testleri sonucunda 297,75 mAh.g⁻¹ hidrojen depolama kapasitesine ve 6,79 Ω'luk kayda değer düşük bir dirence sahip olduğu görüldü
Özet (Çeviri)
Graphene has a single layer of carbon atoms with a hexagonal lattice structure. In this study, three different methods were investigated to produce graphene-based materials from graphite and plastic. The first was the Hummers method, which produced graphene oxide (GFO) from graphite, and the second method used liquid phase exfoliation (LPE) to produce graphene from graphite. Pyrolysis was the third method which graphene was obtained using the synthesized NiCo/bentonite catalyst. Graphene-based samples were characterized using XRD, FT-IR spectroscopy, Raman spectroscopy, BET, SEM, TEM, TGA, UV-Vis spectroscopy, CHNS/O analysis and XRF characterization methods. Electrochemical tests were performed to determine the hydrogen storage capacity of the graphene materials obtained. Multilayer graphene (MLGF) was found to have the highest hydrogen storage capacity with a value of 236 mAh.g⁻¹. NiCo/rGFO composite materials were synthesized with different active metal loading ratios (1:1, 1:2, 2:1, 2:2) by impregnation method. Then, this composite material was used as a catalyst in hydrogen production from NaBH4 by hydrolysis method. The effects of parameters such as temperature (30, 40, 50, 60 °C), NaOH solution concentration (0.25, 0.5, 0.75, 1 M) and metal loading ratios (1:1, 1:2, 2:1, 2:2 NiCo) on the catalyst activity were investigated. 2:2 metal loading ratio, 60 °C temperature and 0.25 M NaOH concentration were determined as the most suitable operating parameters. Under this condition, NiCo/rGFO composite material provided a remarkable hydrogen production rate of 255.10 mL.min⁻¹ gcat⁻¹, 100% hydrogen yield, and with the activation energy (Ea) of 27.3 kJ.mol⁻¹. This composite material was found to have a hydrogen storage capacity of 297.75 mAh.g⁻¹ and a remarkably low resistivity of 6.79 Ω.
Benzer Tezler
- Savunma sanayii uygulamalarına yönelik grafen takviyeli bor karbür yapıların SPS yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphene reinforced boron carbide structures for defense industry applications by SPS method
YİĞİT ORKUN AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Synthesis, characterization, and determination of mechanical properties of epoxy nanocomposites from reduced grapheneoxide
İndirgenmiş grafen oksitten epoksi nanokompozitlerin sentezi,karakterizasyonu ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi
HESHW ALI OMER MANGURI
- Development of novel thermal conductive polymer nanocomposites
Yeni nesil termal iletken polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
ELİFTEN SEMERCİ
Doktora
İngilizce
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
DOÇ. DR. TUBA ERDOĞAN BEDRİ
- Karbon esaslı nano katkılar ile elektrik iletken elastomer nanokompozitler geliştirilmesi: Statik ve tekrarlı dinamik yükler altında elektriksel, fiziksel ve mekanik karakterizasyonu ve algılama performansının belirlenmesi
The development of conductive elastomer nanocomposite materials using carbon-based nano-filling materials: Progress on electrical, physical and mechanical characterization and sensing performance under static and cyclic dynamic loads
HASAN KASIM
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YAZICI
- Borofen üretimi karakterizasyonu ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Characterization of borophene production and determination of tribological properties
EMRE YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Savunma ve Savunma TeknolojileriMilli Savunma ÜniversitesiSavunma Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DOĞUŞ ÖZKAN