TiS2 driven TiO2 nano-flakes: Ultrasonic spray-deposited electrodes for sensing and electrochromic applications
TiS2 türevli TiO2 nano-pulcukları: Ultrasonik sprey yöntemiyle biriktirilmiş elektrotların sensör ve elektrokromik uygulamaları
- Tez No: 973267
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektrokimyasal sensörler, Electrochemical sensors
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hidrotermal olarak dönüştürülmüş iki boyutlu (2D) titanyum dioksit (TiO2) nanopulcuklar, yığın formdaki TiO2'ye kıyasla benzersiz elektrokimyasal özellikler sergilemektedir. Eksfoliyasyon yoluyla elde edilen 2D titanyum disülfürün (TiS2) hidrotermal dönüşümü ile sentezlenen bu nanopulcuklar, morfolojilerini koruyarak tek fazlı anataz TiO2'ye dönüşmüştür. SEM, TEM ve XPS analizleri yapısal dönüşümü ve pulcuk benzeri geometrinin korunduğunu doğrularken; Raman ve XRD analizleri yüksek kristalinite ve kalınlığa bağlı fonon sıkışması etkilerini ortaya koymuştur. Aşırı ince yapıları sayesinde mükemmel kimyasal kararlılık, yüksek yüzey-hacim oranı ve gelişmiş yüzey reaktivitesi sunan bu malzemeler, etkin elektron transferi ve katalitik aktivite sağlamaktadır. Enzimatik olmayan hidrojen peroksit (H2O2) sensörü olarak kullanıldığında, 2D TiO2; bol aktif yüzey bölgeleri ve verimli yük taşınımı sayesinde yüksek hassasiyet, seçicilik ve hızlı tepki süresi göstermiştir. Ultrasonik püskürtme yöntemiyle iletken gümüş nanotel (Ag NW) ağı ile esnek PET altlıklar üzerine entegre edildiğinde, elektrokatalitik H2O2 indirgeme performansı daha da artmıştır. Hibrit elektrotlar mikromolar aralıkta doğrusal yanıt,18.32 μM düşük tespit limiti, yüksek kararlılık (60 gün sonunda %85 performans koruma) ve güçlü tekrarlanabilirlik göstermiş, bu da gerçek zamanlı sağlık izleme için uygunluğunu ortaya koymuştur. Elektrokromik performans, indiyum kalay oksit (ITO) kaplı cam üzerine kaplanmış 2D TiO2 filmlerinde değerlendirilmiş; yaklaşık %80 optik geçirgenlik, yüksek kararlılık ve %42 boyanma verimliliği elde edilmiştir. Geniş yüzey alanı, bol aktif bölge ve optik şeffaflığın birleşimi, 2D TiO2'yi umut vadeden bir elektrokromik malzeme haline getirmektedir. Özetle, hidrotermal olarak sentezlenen 2D TiO2 nanopulcuklar; yapısal bütünlük, çok işlevlilik ve ölçeklenebilirliği bir arada sunarak yeni nesil algılama ve elektrokromik uygulamalar için güçlü adaylardır.
Özet (Çeviri)
Two-dimensional titanium disulfide (TiS2) driven titanium dioxide (TiO2) nanoflakes exhibit unique electrochemical properties compared to bulk TiO2. Exfoliated 2D titanium disulfide (TiS₂) was employed as a sacrificial template in a hydrothermal conversion process, yielding single-phase anatase TiO₂ flakes that retained the original morphology. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) confirmed the structural transformation and flake-like geometry, while Raman and XRD analyses revealed high crystallinity. The ultrathin architecture imparts excellent chemical stability, a large surface-to-volume ratio, and enhanced surface reactivity, enabling efficient electron transfer and catalytic activity. As a non-enzymatic hydrogen peroxide (H2O2) sensor, 2D TiO2 demonstrated high sensitivity, selectivity, and rapid response, attributed to abundant active sites and efficient charge transport. Integration with a conductive silver nanowire (Ag NW) network on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates via ultrasonic spray deposition further enhanced electrocatalytic H2O2 reduction. The hybrid electrodes demonstrated a linear response in the micromolar range, a low detection limit of 18.32 μM, and excellent stability (85 % retention after 60 days) with strong repeatability, indicating suitability for real-time health monitoring. Electrochromic performance was evaluated for 2D TiO2 films on indium tin oxide (ITO) coated glass substrates, showing 80 % optical transparency, high stability, and a coloration efficiency of 42 %. The combination of large surface area, abundant active sites, and optical clarity makes 2D TiO2 a promising electrochromic material. In summary, hydrothermally synthesized 2D TiO2 nanoflakes combined structural integrity, multifunctionality, and scalability, making them strong candidates for next generation sensing and electrochromic applications.
Benzer Tezler
- Tis2/Go nanokompozit temelli nanosensörler ile parathion tayini
Determination of parathion with Tis2/Go nanocomposite based nanosensors
ADEM YAĞIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyoteknolojiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMoleküler Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT UYGUN
- Manufacturing of TiS2 electrode active material for zinc ion capacitor applications
Çinko iyon kapasitör uygulamaları için TiS2 elektrot aktif malzeme üretimi
SÜMEYYE KANDUR BAĞLICAKOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF KELEŞTEMUR
- Katekol, dopamin ve (-)-epikateşin için lakkaz temelli nanobiyosensörlerin hazırlanması
Preparation of laccase-based nanobiosensors for determination of catechol, dopamine and (-)-epicatechin
SİNEM EVLİ
Doktora
İngilizce
2022
KimyaAydın Adnan Menderes ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ AKTAŞ UYGUN
- Titanium disulfide nanosheet-based electrodes for flexible zinc-ion micro-batteries
Esnek çinko-iyon mikro-bataryalar için titanyum disülfür nanotabaka bazlı elektrotlar
SENA ÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Investigation of sulfide materials for supercapacitors
Süperkapasitörler için sülfit malzemelerinin araştırılması
ALİ DENİZ UÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
DR. YUSUF KELEŞTEMUR