İleri fonksiyonel hibrit malzemelerin hazırlanması ve enerji uygulamaları
Preparation and energy applications of advanced functional hybrid materials
- Tez No: 971442
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEMİH GÖRDÜK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Enerji, Chemistry, Energy
- Anahtar Kelimeler: Enerji, fonksiyonel malzeme, Ftalosiyanin, MXene, süperkapasitör, Energy, functional material, MXene, Phthalocyanine, supercapacitor
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Anorganik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Teknolojinin hızla gelişmesi ve enerjiye olan ihtiyacın artması, enerji depolama sistemlerini kritik bir noktaya taşımıştır. Bu bağlamda, uzun çevrim ömrü ve yüksek kararlılık özellikleriyle süperkapasitörler, geleneksel enerji depolama cihazlarına kıyasla öne çıkmaktadır. İki boyutlu (2D) malzemeler arasında grafen uzun yıllardır ilgi odağı olmuşken, son yıllarda ortaya çıkan MXene malzemeleri, geçiş metali karbür, nitrür ve karbonitrürlerinden oluşan yapılarıyla grafene güçlü bir alternatif haline gelmiştir. MXene'ler yüksek elektriksel iletkenlik, mekanik esneklik, geniş yüzey alanı ve üstün elektrokimyasal performans gibi avantajları sayesinde süperkapasitör elektrotları için son derece uygun adaylardır. Ayrıca, yüzeylerinde bulunan –O, –OH ve –F gibi fonksiyonel gruplar sayesinde hidrofilik özellik gösterir, sulu çözeltilerde kolaylıkla dağılabilir ve kompozit yapılara kolayca entegre olabilirler. Bununla birlikte, ftalosiyaninler de geniş π-konjuge yapıları, yüksek kimyasal ve termal kararlılıkları sayesinde süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak değerlendirilebilecek önemli makrosiklik bileşiklerdir. Geçiş metalleri ile kompleks oluşturabilme yetenekleri, redoks aktiflikleri, kararlı film oluşturma kapasiteleri ve karbon bazlı malzemelerle oluşturdukları kompozitlerde sağladıkları sinerji, enerji depolama performansını önemli ölçüde artırmaktadır. Bu çalışmada, karboksilik asit fonksiyonel grupları içeren kobalt(II) ftalosiyanin (CoPc) ve nikel(II) ftalosiyanin (NiPc) bileşikleri kullanılarak MXene yapısı ile hibrit bir malzemenin geliştirilmesi amaçlanmıştır. MXene'in katmanlı yapısından kaynaklanan yığılma problemi, CoPc ve NiPc katkılarıyla azaltılarak hem agregasyonun önlenmesi hem de π-konjuge yapılar sayesinde aktif yüzey alanının artırılması hedeflenmiştir. Sentezlenen hibrit yapının yapısal ve morfolojik özellikleri çeşitli spektroskopik, kristalografik yöntemlerle incelenmiş; esnek süperkapasitör elektrotu olarak uygulanabilirliği dönüşümlü voltametri, elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve şarj-deşarj testleri ile araştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
The rapid advancement of technology and the increasing energy demand have highlighted the critical importance of energy storage systems. In this context, supercapacitors stand out compared to conventional energy storage devices due to their long cycle life and high stability. Among two-dimensional (2D) materials, graphene has long been a focal point of research; however, recently discovered MXene materials, consisting of transition metal carbides, nitrides, and carbonitrides, have emerged as strong alternatives. MXenes are considered highly promising candidates for supercapacitor electrodes owing to their excellent electrical conductivity, mechanical flexibility, large surface area, and superior electrochemical performance. Furthermore, surface functional groups such as –O, –OH, and –F impart hydrophilicity, allowing MXenes to disperse easily in aqueous media and to integrate seamlessly into composite structures without compromising conductivity. Phthalocyanines, on the other hand, are macrocyclic compounds suitable for use in supercapacitor electrodes due to their extended π-conjugated structures and high chemical/thermal stability. Their ability to form complexes with transition metals, strong redox activity, stable film-forming capacity, and synergistic effects when combined with carbon-based materials significantly enhance energy storage performance. In this study, a hybrid material was designed by integrating cobalt(II) phthalocyanine (CoPc) and nickel(II) phthalocyanine (NiPc), both containing carboxylic acid functional groups, with the MXene structure. The aggregation problem associated with the layered structure of MXene was mitigated through CoPc and NiPc incorporation, aiming to prevent stacking while increasing the electroactive surface area via their π-conjugated systems. The structural and morphological properties of the synthesized hybrid were analyzed using various spectroscopic and crystallographic techniques. Its applicability as a flexible supercapacitor electrode was further investigated through cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and galvanostatic charge–discharge tests.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel grup içeren tetrapirol türevlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of tetrpyrolle derivatives containing functional groups
YAĞMUR ZEYNEP YURDAKUL
- Nanomalzeme takviyeli hibrit kompozitlerin elektriksel ve termal özelliklerinin araştırılması
Investigation of electrical and thermal properties of nanomaterial reinforced hybrid composites
ZÜLFÜ DOĞAN
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
- Gebelik ve doğum olgularında prolaktin düzeylerinin değerlendirilmesi
The Evaluation of prolactin values during pregnancy labour and in deliveries
TÜLİN AKAN
