Enerji uygulamaları için iki boyutlu fonksiyonel hibrit malzemelerin sentezi ve performanslarının incelenmesi
Synthesis and investigation of performance of two-dimensional functional hybrid materials for energy applications
- Tez No: 971520
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEMİH GÖRDÜK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: İleri malzemeler, Borofen, enerji depolama, geçiş metali dikalkojenitleri, nano-kompozit, Advanced materials, borophene, energy storage, transition metal dichalcogenides, nanocomposite
- 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
Güncel teorik ve deneysel araştırmalar, iki boyutlu bir malzeme olan borofenin bazı elektrokimyasal özellikler açısından grafenden daha üstün performans sergilediğini ve bu nedenle pil ve süperkapasitör uygulamaları için daha umut verici bir elektrot malzemesi olduğunu ortaya koymaktadır. Borofen; düşük kütle yoğunluğu, yüksek özgül yüzey alanı, anizotropik ve metalik doğası sayesinde yeni nesil enerji depolama sistemleri için dikkat çekici bir potansiyele sahiptir. Ancak, borofen henüz literatürde yeni sayılan bir ileri fonksiyonel malzeme olduğundan, tabakalarının yeniden istiflenmesi ve zayıf gözenekli yapısı gibi dezavantajlara da sahiptir. Bu sınırlamaları aşmak amacıyla, geçiş metali dikalkojenitler (TMD'ler) ile oluşturulan hibrit yapılar ön plana çıkmaktadır. TMD'lerin yüksek elektriksel mobilitesi, geniş yüzey alanı ve düşük bant aralığı gibi özellikleri sayesinde borofen ile oluşturulan nanokompozit yapılarda, sinerjik bir etkileşim sağlanması beklenmektedir. Bu doğrultuda, bu çalışmada Borofen@MoS₂ ve Borofen@MoSe₂ nanokompozitleri sentezlenmiştir. Sentezlenen malzemelerin FT-IR, SEM-EDS, XRD, XPS ve Raman analizleri ile yapının aydınlatılması sağlanmıştır. Süperkapasitörlerdeki uygulanabilirliğini test etmek adına esnek elektrotlar, oldukça düşük miktarlarda ve basit bir teknikle hazırlanmıştır. Dönüşümlü voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve dönüşümlü şarj-deşarj (CCD) yöntemlerinde ortaya çıkan spesifik kapasitans değerleri, Borofen@MoS2 için 29,6 mF/cm2 ve Borofen@MoSe2 için ise 122,8 mF/cm2 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlara göre; kompozit yapıların, süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak umut vaadeden bir aday haline geldiği söylenebilmektedir.
Özet (Çeviri)
Recent theoretical and experimental studies have shown that borophene, a two-dimensional material, exhibits superior electrochemical performance compared to graphene in certain aspects, making it a more promising electrode material for battery and supercapacitor applications. Borophene possesses remarkable potential for next-generation energy storage systems due to its low mass density, high specific surface area, anisotropic and metallic nature. However, since borophene is still considered a relatively new advanced functional material in the literature, it faces challenges such as restacking of its layers and a poorly porous structure. To overcome these limitations, hybrid structures formed with transition metal dichalcogenides (TMDs) have come to the forefront. Thanks to their high electrical mobility, large surface area, and narrow bandgap, TMDs are expected to enable a synergistic interaction within borophene-based nanocomposite structures. Accordingly, in this study, Borophene@MoS₂ and Borophene@MoSe₂ nanocomposites were synthesized. The structures of the synthesized materials were characterized using FT-IR, SEM-EDS, XRD, XPS, and Raman analyses. To evaluate their applicability in supercapacitors, flexible electrodes were prepared using very small amounts of material through a simple technique. Based on cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and galvanostatic charge-discharge (GCD) measurements, the obtained specific capacitance values were found to be 29.6 mF/cm² for Borophene@MoS₂ and 122.8 mF/cm² for Borophene@MoSe₂. Based on these results, it can be said that composite structures have become a promising candidate for use as electrode materials in supercapacitors.
Benzer Tezler
- Grafen sentezi ve elektrot malzemesi olarak geliştirilmesi
Graphene synthesis and its development as electrode materials
UTKAN ŞAHİNTÜRK
Doktora
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET EKERİM
- Synthesis and applications of new polyaniline-based polymers and its composites
Yeni polianilin esaslı polimer ve kompozitlerinin sentezlenmesi ve uygulamaları
FATMA TUBA ÇOĞALMIŞ
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
- Synthesis of thienothiophene based materials and investigation of their electronic and optoelectronic properties
Tiyenotiyofen bazlı malzemelerin sentezi ve elektronik ve optoelektronik özelliklerinin araştırılması
ESRA ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK
- Environmentally friendly components for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında çevre dostu bileşenlerin kullanımı
ELENA STOJANOVSKA
Doktora
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- İleri fonksiyonel hibrit malzemelerin hazırlanması ve enerji uygulamaları
Preparation and energy applications of advanced functional hybrid materials
NİSA KAYIR