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: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
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
- Biyobozunur polimer nanokompozitlerin ve ambalaj filmlerinin hazırlanması
Preparation of biodegradable polymer nanocomposites and packaging films
SHAKOFAH KOSHKI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
- Evaluation of the effect of sodium dodecyl sulfate and sand on graphene for the removal of arsenic in contaminated waters
Kontamine sulardan arsenik uzaklaştırılmasında sodyum dodesil sülfat ve kumun grafen üzerindeki etkilerinin incelenmesi
BEATRIZ ELENA CORREA ARIAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. MOİZ ELNEKAVE
- Metal-organic framework/graphene oxide derived porous carbons for platinum based electrocatalysts for oxygen reduction reaction
Metal-organik kafes/grafen oksit türevli gözenekli karbonların platin bazlı oksijen indirgenme reaksiyonu elektrokatalizörlerinde kullanımı
EMRE BURAK BOZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Metal organik kafes yapılar ve grafen oksit ile karışık matris membranların hazırlanması ve gaz ayırma özellikleri
Preparation and gas separation properties of mixed matrix membranes with metal organic frameworks and graphen oxide
SEVGİ ÇANÇA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
- Metal organik kafes yapı katkılı boya duyarlı güneş hücrelerinin (DSSCS) üretimi ve güneş pili parametrelerinin belirlenmesi
Fabrication of metal-organic framework structure doped tio2 based dye sensitized solar cells (DSSCS) and determination of their photovoltaic parameters
ESRA KAYA
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİFE GENÇER İMER