Metal organik kafes/grafen içeren esnek elektrotların hazırlanması ve süperkapasitör uygulamaları
Preparation of flexible electrodes containing metal organic framework/graphene and supercapacitor applications
- Tez No: 940426
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGE GÖRDÜK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Enerji, Energy
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, grafen ve metal organik kafes (MOF) malzemeler içeren iletken mürekkeplerin optimum koşullarda hazırlanarak karbon keçe alt tabakalara entegre edilmesi yoluyla giyilebilir elektronik cihazlar için esnek süperkapasitör (SC) elektrotları üretilmiştir. Üretilen esnek SC elektrotlarının elektrokimyasal performansı, dönüşümlü voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve dönüşümlü şarj-deşarj (CCD) teknikleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Ayrıca esnek elektrotların ve ilgili iletken mürekkeplerin yapısal ve morfolojik özellikleri, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), Raman spektroskopisi, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskopisi (FESEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) yöntemleri ile detaylı olarak karakterize edilmiştir. Optimize edilen UiO-66/Gr/G/KK17 ve MIL-101/Gr/G/KK24 esnek elektrotlarının süperkapasitör özellikleri kapsamlı olarak araştırılmıştır. Elektrotların döngü stabiliteleri ise en az 1000 döngüden oluşan CCD testleriyle ortaya konulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre, UiO-66/Gr/G/KK17 elektrodu başlangıçta 675,8 mF/cm²'lik spesifik kapasitans değerine ulaşmış ve 1000 döngü sonrasında bu değerin yaklaşık %67'si korunmuştur. MIL-101/Gr/G/KK24 elektrodu ise başlangıçta 665 mF/cm²'lik spesifik kapasitans değerine ulaşmış olup 3000 döngü sonunda spesifik kapasitans değerinin yaklaşık %75'ini korumuştur. Bu bulgular grafit, grafen ve MOF malzemeleri arasındaki sinerjik etkilerin, elektrotların hem elektrokimyasal performansını hem de döngü stabilitesini önemli ölçüde arttırdığını göstermektedir. Özellikle MOF bileşenlerinin geniş aktif yüzey alanı ve gözenekli yapısı, iyon taşınımını optimize ederken, karbon temelli bileşenlerin katkısıyla iletkenlik ve mekanik bütünlük de sağlanmıştır. Bu sonuçlar, giyilebilir teknolojilerde kullanılabilecek yeni nesil enerji depolama cihazlarının geliştirilmesi için grafen ve MOF malzemelerinin potansiyelini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, flexible supercapacitor (SC) electrodes for wearable electronic devices were fabricated by preparing conductive inks composed of graphene and metal organic framework (MOF) materials under optimum conditions and integrating them into carbon felt substrates. The electrochemical performance of the fabricated flexible SC electrodes was evaluated using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and cyclic charge-discharge (CCD) techniques. In addition, the structural and morphological properties of the flexible electrodes and the corresponding conductive inks were characterized in detail by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (FESEM), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The supercapacitor properties of the optimized UiO-66/Gr/G/KK17 and MIL-101/Gr/G/KK24 flexible electrodes were extensively investigated. The cycling stability of the electrodes was demonstrated by CCD tests consisting of at least 1000 cycles. According to the results, the UiO-66/Gr/G/KK17 electrode initially reached a specific capacitance value of 675.8 mF/cm² and approximately 67% of this value was maintained after 1000 cycles. The MIL-101/Gr/G/KK24 electrode initially reached a specific capacitance value of 665 mF/cm² and retained about 75% of its specific capacitance value at the end of 3000 cycles. These findings indicate that the synergistic interaction between graphite, graphene, and MOF materials significantly enhances both the electrochemical performance and cycling stability of the electrodes. In particular, the large active surface area and porous structure of MOF components optimized ion transport, while conductivity and mechanical integrity were also achieved with the contribution of carbon based components. These results demonstrate the potential of graphene and MOF materials for the development of next generation energy storage devices that can be used in wearable technologies.
Benzer Tezler
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Adolesan intihar girişimlerinin psiko-sosyal nedenleriyle ilgili araştırma
Başlık çevirisi yok
NAZMİYE YÜKSEL
- İnce taneli sementasyon çeliklerinde sıcak şekil verme ve ısıl işleminin ostenit tane büyüklüğüne etkisi
Başlık çevirisi yok
MERAL ŞANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Metalurji MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GÜNGÖR
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM DEMİRCİ
- 1,3-difenil-4,5-bis(hidroksiimino)-imidazolidin ve Ni(II), Cu(II), Pd(II), UO2(VI) komplekslerinin sentezi
Başlık çevirisi yok
VEFA AHSEN
Doktora
Türkçe
1984
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER BEKAROĞLU