Grafitten sıvı faz eksfolasyon yöntemi ile nano boyutlu tabaka üretimi
Production of nano sized sheets with liquid exfoliation from graphite
Yazar: MÜKREMİN TEKELİ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TAŞKIN
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Grafenin bulunması, iki boyutlu malzemelerin çağının başlamasına öncülük etmiştir. Mekaniksel ve elektriksel özellikleri sayesinde birçok yeni teknolojinin de hayatımıza girmesini sağlayacak olan bu malzememeler üzerine yaplan araştırmalar, grafenin bulunmasıyla birlikte çok hızlı bir şekilde artmıştır. Ancak grafenin ve diğer iki boyutlu malzemelerin ticaretleşmesinde ve araştırmalarının yavaş ilerlemesindeki en büyük sorun, bu malzemelerin üretimlerinin maliyetli olması ve çok az miktarlarda üretilebiliyor olmasıdır. Sıvı faz ekfolasyonu, yüklü miktarda grafen üretimi için umut vadeden yöntemlerden biridir. Bu çalışmada yüklü miktarda grafen üretimi için sıvı faz eksfolasyonu araştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle sıvı faz ekfolasyonu prosesi için sonikasyon gücü ve süresinin eksfolasyon üzerine etkisi incelemek amacıyla bu proseste yoğun olarak kullanılan DMF ile öncü çalışmalar yapılmıştır. Akabinde bu parametrelerde farklı solventler kullanılarak, solventlerin eksfolasyon üzerine etkileri gözlemlenmiştir. Yapılan üretimler sonucu üretilen nano tabakalar sedimantasyon gözlemine tabi tutulmuştur. Bu şekilde ekfolasyon verimi ile alakalı ön bir izlenim kazanılmıştır. Sonrasında en başarılı numuneler Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Raman Spektroskopisi, X-ışını Fotoelekron Spektroskopi (XPS), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ile incelenmiştir. Bu sayede sonikayon sırasındaki süre ve güç miktarlarındaki değişim ile farklı solventlerin ekfolasyon üzerine etkileri gözlemlenmiştir. Üretilen grafen nano tabakaların üretim yönteminden kaynaklı defektin veya solventten kaynaklı kirliliklerin olup olmadığı incelenmiştir.

Abstract:
The discovery of graphene pioneered the era of two-dimensional materials. Due to the mechanical and electrical properties of many new technologies that will allow us to enter our lives, research on these materials has increased rapidly with the presence of graphene. However, the biggest problem in the commercialization of graphene and other two-dimensional materials and the slow progress of their research is that these materials are costly and can be produced in very small quantities. Liquid phase exfoliation is one of the promising methods for producing large amounts of graphene. In this study, liquid phase exfoliation was investigated for the production of large amounts of graphene. For this purpose, firstly, to investigate the effect of sonication power and duration on exfoliation for liquid phase exfoliation process, pioneering studies have been done with DMF which is used extensively in this process. Subsequently, the effects of these solvents on exfoliation were observed by using different solvents in these parameters. The nano sheets produced as a result of the productions were subjected to sedimentation observation. This gives a preliminary impression of the exfoliation efficiency. Then, the most successful samples were examined by Transmission Electron Microscopy (TEM), Raman Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Thus, the effects of different solvents on exfoliation were observed with changes in the amount of time and power during sonication. It has been investigated whether there is a defect or solvent contamination due to the production method of graphene nano sheets produced.