Mezo karbon destekli nikel, kobalt ve seryum sülfür-borofen bazlı elektrokatalizörlerin geliştirilmesi ve hidrojen evrim reaksiyonu performanslarının incelenmesi
Development of mesocarbon-supported nickel, cobalt, and cerium sulfide-borophene based electrocatalysts and investigation of their hydrogen evolution reaction performance
- Tez No: 991937
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPAY ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, aktif karbon destekli nikel sülfür (Ni-S), kobalt sülfür (Co-S) ve seryum sülfür (Ce-S) bazlı elektrokatalizörlerde borofen katkısının, yapısal, fiziksel ve elektrokimyasal performans üzerindeki etkisi incelenerek hidrojen oluşum reaksiyonu (HER) için değerlendirilmiştir. Borofen, bu sistemlerde ilk kez kullanılmış olup, iletkenliği ve amorf yapılarla güçlü etkileşimi sayesinde aktif karbon matrisinde yapısal bütünlüğü artırmış, metal sülfür fazlarının dağılımını iyileştirmiş ve mikro–mezo gözenek dengesinin korunmasına katkı sağlamıştır. Bu etki, özellikle %80 aktif karbon destekli %10 Ni-S tabanlı ve %10 borofen katkılı 80AC10NiS10B elektrokatalizöründe belirgindir. Elektrokimyasal analizler (LSV, CV, Tafel, kronoamperometri, EIS) sonucunda 80AC10NiS10B elektrokatalizörü düşük aşırı potansiyel (388.3 mV), stabilite sonrası (100 döngülük CV sonrası) düşük Tafel eğimi (156.6 mV/dec) ve düşük yük transfer direnci değerleriyle en iyi HER aktivitesini sergilemiştir. Co-S tabanlı sistemlerde tek başına CoS, 255.7 mV aşırı potansiyel ve 91.69 mV/dec Tafel eğimi ile aktif bir faz olduğunu göstermiştir; ancak kararlılık ve arayüz kinetiği açısından sınırlı kalmıştır. Ce-S tabanlı sistemlerde tek başına CeS'in 644.4 mV gibi yüksek bir aşırı potansiyel sergilemesi, HER kinetiğinin sınırlı olduğunu ortaya koymuştur. Co-S ve Ce-S tabanlı sistemlerde borofen katkısı ile HER performansında belirgin iyileşmeler gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, borofen katkılı metal sülfür/aktif karbon kompozitlerinin yüksek verimli ve kararlı HER elektrokatalizörleri geliştirilmesi için güçlü bir aday olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of borophene incorporation on the structural, physical, and electrochemical performance of activated carbon–supported nickel sulfide (Ni–S), cobalt sulfide (Co–S), and cerium sulfide (Ce–S) based electrocatalysts were systematically investigated for the hydrogen evolution reaction (HER). Borophene was employed for the first time in these systems and was found to enhance structural integrity within the activated carbon matrix owing to its high electrical conductivity and strong interaction with amorphous structures, while simultaneously improving the dispersion of metal sulfide phases and preserving the micro–mesoporous pore balance. This effect was particularly pronounced for the 80AC10NiS10B electrocatalyst, consisting of 80 wt.% activated carbon, 10 wt.% Ni–S, and 10 wt.% borophene. Electrochemical analyses (LSV, CV, Tafel slope, chronoamperometry, and EIS) revealed that the 80AC10NiS10B electrocatalyst exhibited the highest HER activity, delivering a low overpotential of 388.3 mV and a low Tafel slope of 156.6 mV dec⁻¹ after stability testing (100 CV cycles), along with reduced charge-transfer resistance. In Co–S-based systems, pristine CoS demonstrated an intrinsically active phase with an overpotential of 255.7 mV and a Tafel slope of 91.69 mV dec⁻¹; however, it suffered from limited stability and interfacial kinetics. In contrast, pristine CeS in Ce–S-based systems exhibited a high overpotential of 644.4 mV, indicating sluggish HER kinetics. Notably, significant improvements in HER performance were observed for both Co–S and Ce–S systems upon borophene incorporation. Overall, these results demonstrate that borophene-incorporated metal sulfide/activated carbon composites are promising candidates for the development of highly efficient and durable HER electrocatalysts.
Benzer Tezler
- Metanın kısmı oksidasyonu ile hidrojen üretimi için metal oksit ve sba-15 destekli kordierit monolit katalizörlerin geliştirilmesi
Development of metal oxide and sba-15 supported cordierite monolith catalysts for hydrogen production by partial oxidation of methane
İLKE ILICAK BAYRAKTAR
Doktora
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİT EREN FİGEN
- Mesoporous graphitic carbon nitride supported CoPd alloy nanoparticles as catalysts for various reactions of terpenes
Terpenlerin çeşitli dönüşüm tepkimeleri için mezogözenekli grafitik karbon nitrüre destekli CoPd alaşım nanokatalizörleri
AHSEN SARE YALIN
- Pem yakıt hücresi katodunda kullanılmak üzere farklı karbon türü destekli platinin ikili ve üçlü katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of synthesis, characteristics and electrocatalytic properties of different carbon type-supplied platinum binary and third catalysts using the cathode of a pem fuel cell
ECE HACIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ DEREKAYA
- Atık malzemelerden aktif karbon sentezi ve zehirli gazların uzaklaştırılmasındaki performanslarının belirlenmesi
Synthesis of activated carbon from waste materials and determination of their performance in removal of toxic gases
EZGİ ŞEKER SÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI MEHMET TAŞDEMİR
- Demir-krom yüklemesinin ve yüzey sülfolamanın sba-15 in yapısal özellikleri üzerine etkisi
Effect of iron and chromium incorporation and surface sulphonation on the structural properties of sba-15
CANSU MUSAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SUNA BALCI
