Asymmetric supercapacitor applications of triphenylamine and 3,4-ethylenedioxythiophene-based conjugated polymers
Trifenilamin ve 3,4-etilendioksitiyofen bazlı konjuge polimerlerin asimetrik süperkapasitör uygulamaları
- Tez No: 992041
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ÇIRPAN, PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Spektroelektrokimya, Süperkapasitör, İletken polimerler, Spectroelectrochemistry, Supercapacitor, Conducting polymers
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, asimetrik elektrokromik süperkapasitörler için elektrot malzemeleri olarak trifenilamin (TPA) ve 3,4-etilendioksitiyofen (EDOT) bazlı konjuge polimerlerin tasarımını, sentezini ve uygulamasını araştırmaktadır. TPA biriminin para pozisyonunda elektron çeken bir siyano (-CN) sübstitüentinin varlığıyla farklılık gösteren iki donör-π-alıcı tipi monomer sentezlendi ve daha sonra iletken substratlar üzerinde tek tip polimer filmler oluşturmak için elektropolimerize edildi. Optik karakterizasyon, -CN grubunun dahil edilmesinin optik bant aralığını 1,93 eV'den 1,71 eV'ye düşürdüğünü, bunun da gelişmiş π-konjugasyonunu ve yük delokalizasyonunu gösterdiğini ortaya koymuştur. Elektrokimyasal çalışmalar, –CN ile sübstitüe edilmiş polimerin özgül kapasitansının (34,050 mF/cm²), sübstitüe edilmemiş polimere (16,275 mF/cm²) kıyasla yaklaşık iki kat daha yüksek olduğunu göstermiştir. Hidrotermal bir yöntemle sentezlenen vanadyum pentoksit (V₂O₅) nanotelleri, kütle dengeli asimetrik elektrokromik süperkapasitör cihazları üretmek için negatif elektrot olarak kullanılmıştır. P-TPA-TT-CN/V₂O₅ ve P-TPA-TT/V₂O₅ olan birleştirilmiş cihazlar, 1,6 V ve 1,1 V voltaj penceresinde çalışmış ve sırasıyla 0,324 μW.h/cm² ve 0,251 μW.h/cm² maksimum enerji yoğunluğu sağlamıştır. P-TPA-TT-CN/V₂O₅, 3000 şarj-deşarj döngüsünden sonra ilk kapasitanslarının %85'inden fazlasını korumuştur. P-TPA-TT/V₂O₅, 8500 şarj-deşarj döngüsünden sonra ilk kapasitanslarının %65'inden fazlasını korumuştur. P-TPA-TT-CN/V₂O₅ elektrokromik ölçümleri, 236 cm²/C'yi aşan bir renklendirme verimliliği ile birlikte 0,26 saniyelik hızlı optik anahtarlama süreleri (renklendirme ve ağartma) göstermiştir. Literatürle karşılaştırıldığında, cihazların çok hızlı anahtarlama sürelerine ve yüksek renklendirme verimliliğine sahip olduğu görülmüştür. Bu özellikler sayesinde, üretilen cihazlar yeni nesil elektrokromik enerji depolama sistemlerinde kullanılmak üzere güçlü bir potansiyel göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the design, synthesis, and application of triphenylamine (TPA) and 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT)-based conjugated polymers as electrode materials for asymmetric electrochromic supercapacitors. Two donor–π–acceptor type monomers were synthesized, differing by the presence of an electron-withdrawing cyano (–CN) substituent at the para position of the TPA unit, and subsequently electropolymerized to form uniform polymer films on conductive substrates. Optical characterization revealed that incorporation of the –CN group reduced the optical band gap from 1.93 eV to 1.71 eV, indicating enhanced π-conjugation and charge delocalization. Electrochemical studies demonstrated that the specific capacitance of the –CN-substituted polymer (34.050 mF/cm²) was approximately twice that of the non-substituted polymer (16.275 mF/cm²). Vanadium pentoxide (V₂O₅) nanowires synthesized via a hydrothermal method were employed as the negative electrode to fabricate mass-balanced asymmetric electrochromic supercapacitor devices. The assembled devices, which are P-TPA-TT-CN/V₂O₅ and P-TPA-TT/V₂O₅, operated within a voltage window of 1.6 V and 1.1 V, and delivered a maximum energy density of 0.324 μWh/cm² and 0.251 μWh/cm², respectively. P-TPA-TT-CN/V₂O₅ retained over 85% of their initial capacitance after 3000 charge–discharge cycles. P-TPA-TT/V₂O₅ retained over 65% of their initial capacitance after 8500 charge–discharge cycles. Electrochromic measurements of P-TPA-TT-CN/V₂O₅ showed fast optical switching times of 0.26 s (coloration and bleaching), along with a coloration efficiency exceeding 236 cm²/C. When compared with the literature, the devices were found to have very fast switching times and high coloration efficiency. Owing to these properties, the fabricated devices show strong potential for application in next-generation electrochromic energy storage systems.
Benzer Tezler
- Hegzagonal bor nitrür katkılı indirgenmiş grafen oksit temelli malzemelerin asimetrik süperkapasitör uygulamaları
Asymmetric supercapacitor applications of reduced graphene oxide based materials doped with hexagonal boron nitride
EFKAN GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT ATEŞ
- Asimetrik süperkapasitör uygulamaları için biyokütle temelli elektrot malzemelerinin geliştirilmesi
Development of biomass-based electrode materials for asymmetric supercapacitor applications
BURAK BAYKAL
- Hidrotermal yöntem ile iki boyutlu WS2 ve Bi2S3 nanoyapıların sentezi ve süperkapasitör uygulamaları
Synthesis of two dimensional WS2 and Bi2S3 nanostructures by hydrothermal method and their supercapacitor applications
ADEM KARA
Doktora
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL
- Synthesis and characterization of some carbon/layered double hydroxide for supercapacitor applications
Süper kapasitörlerde kullanılan bazı karbon/tabakalı çift hidroksit kompozitlerin sentezi ve karakterizayonu
MUSTAFA RAQEEB MOHAMMED
- Karbon-silisyum ve karbon-azot hibrit yapılarının sentezi ve süperkapasitör uygulamaları
Synthesis and supercapacitor applications of carbon-silicon and carbon-nitrogen hybrid structures
ERTUĞRUL CEYRAN
