Grafen-metal/metal oksit-polianilin nanokompozitlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokimyasal performanslarının belirlenmesi
Synthesis, characterization and investigation of electrochemical performance of graphene-metal/metal oxide-polyaniline nanocomposites
Yazar: GÜLŞAH KURUÇAM
Danışman: PROF. DR. NURAY YILDIZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Elektrokimya = Electrochemistry ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Polianilin = Polyanilines

Özet:
Tez çalışması kapsamında, grafen, gümüş, demir oksit ve polianilin içeren iki, üç ve dört (rGO/Fe3O4, rGO/Ag/Fe3O4, rGO/Fe3O4/PANI, rGO/Ag/Fe3O4/PANI) bileşenli nanokompozitler hazırlanmıştır. Nanokompozitler hidrotermal yöntem ve yerinde polimerizasyon yöntemleriyle sentezlenmiştir.  Elde edilen örnekler UV-vis, FTIR, SEM, EDX ve TEM analizleri ile karakterize edilmiştir. Nanokompozitlerin süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanabilirliklerinin belirlenebilmesi için elektrokimyasal karakterizasyonları CV, GŞD, EIS teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. Karakteristik ve elektrokimyasal özeliklere bileşen oranlarınn etkisi araştırılmıştır. CV ölçümlerine göre iki bileşenli örneklerden en yüksek spesifik kapasitans rGO1Fe2 (GO:Fe tuzu, 1:2, kütlece) nanokompozitinde 177,55 F/g bulunmuştur. rGO/Fe3O4 nanokompozitinin yapısına Ag eklendiğinde en yüksek spesifik kapasitans rGO1Ag1Fe2 (GO:AgNO3:Fe tuzu, 1:1:2, kütlece) nanokompoziti için 328,65 F/g iken PANI'nin yapıya girmesiyle rGO1Ag1Fe6PANI4 (GO:AgNO3:Fe tuzu: anilin, 1:1:6:4, kütlece) nanokompozitinde 830 F/g bulunmuştur. rGO1Ag1Fe6PANI4 nanokompozitinin 2 A/g akım yoğunluğunda ve 1000 döngü sonrası %75 kararlılığa sahip olduğu belirlenmiştir. Deneysel bulgular, dört bileşen arasındaki güçlü sinerjik etkiden dolayı en iyi elektrokimyasal performansa sahip örneğin rGO/Ag/Fe3O4/PANI nanokompoziti olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Two, three and four (rGO/Fe3O4, rGO/Ag/Fe3O4,  rGO/Fe3O4/PANI,  rGO/Ag/Fe3O4/PANI) components containing graphene, silver, iron oxide and polyaniline nanocomposites were prepared within the scope of the thesis. Nanocomposites were synthesized by hydrothermal and in situ polymerization methods. The samples obtained were characterized by UV-vis, FTIR, SEM, EDX and TEM analyzes. In order to determine the usability of nanocomposites as electrode material in supercapacitors, electrochemical characterization was performed by CV, GCD, EIS techniques. The effect of component ratios on characteristic and electrochemical properties were investigated. According to CV measurements, the highest specific capacitance rGO1Fe2 (GO: Fe salt, 1: 2, by mass) nanocomposite was found to be 177.55 F/g. The highest specific capacitance when Ag is added to the structure of the rGO/Fe3O4 nanocomposite rGO1Ag1Fe2 (GO: AgNO3: Fe salt, 1: 1: 2, by mass) for the nanocomposite of 328.65 F/g while the PANI into the structure of rGO1Ag1Fe6PANI4 (GO: AgNO3: Fe salt: aniline, 1: 1: 6: 4, by mass) nanocomposite was found to be 830 F/g. The specific capacitances obtained from the GCD measurements are 11.52, 59.62 and 426 F/g, respectively. The rGO1Ag1Fe6PANI4 nanocomposite has a current density of 2 A/g and a 75% stability after 1000 cycles. Experimental findings showed that rGO/Ag/Fe3O4/PANI nanocomposite has the best electrochemical performance due to the strong synergistic effect between the four components.