Enerji depolama uygulamalarında kullanılmak için floresans karbon nokta (KD) ince filmlerin hazırlanması
Preparation of fluorescence carbon point (KD) thin films for use inenergystorage applications
Yazar: ZEYNEP MERAY
Danışman: DOÇ. DR. RÜKAN GENÇ ALTÜRK
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Enerji = Energy ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Enerji depolama = Energy storage ; Kaplama = Coating ; Kuantum noktaları = Quantum dots ; İnce filmler = Thin films

Özet:
ENERJİ DEPOLAMA UYGULAMALARINDA KULLANILMAK IÇIN FLORESANS KARBON
NOKTA (KD) İNCE FİLMLERİN HAZIRLANMASI
2000'li yılların başından günümüze, karbon kuantum noktaları (KD'lar veya karbon
noktalar) dünya çapında farklı disiplinlerdeki araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Ayarlanabilir
fiziksel, kimyasal, biyolojik, kolay işlevselleştirilme özellikleri nedeniyle teknolojik uygulamalar
üzerinde yapılan çalışmalarda sıklıkla karşımıza çıkmaktadır. Karbon noktaları ve parçacıkları bir
matriste stabilize etmek, katı hal cihazlarındaki pratik uygulamaları için çok önemli bir konudur.
İşlevselleştirilmiş karbon parçacıkların; stres, gerinim, optik özellikleri aracılığıyla, endüstride,
özellikle kaplama alanında mekanik ve toplu muadillerine göre gelişmiş performansolarak daha
güçlü cihazların geliştirilmesi için tasarlanmaktadır. Bu kapsamda, kaplama alanında tasarlanan
karbon nokta bazlı ince filmler; karbon temelli homojen ince filmlerin geliştirilmesi ile enerji
dönüşüm verimliliğini değiştirerek önemli ölçüde iyileştirmesi, geliştirilmiş elektron taşınması
ve karbon yüzeyine eklenebilen fonksiyonel gruplar nedeniyle enerji alanında daha kararlı
cihazların tasarımlarında kullanılmaktadır.
Bu yüksek lisans bitirme tez kapsamında farklı dalgaboylarında emisyon (maviden
kırmızıya) sergileyen yüzeyleri fonksiyonelleştirilmiş karbon noktalar sentezlenmiş, floresans
özelliklerini stabilize ederek ince film kaplama çalışmalarında kullanılması hedeflenmiştir. Tezin
ilk basamağında; doğal karbon kaynakları kullanılarak farklı boyutlarda ve renkte floresans
özelliklere sahip karbon parçacıklar tek basamakta hidrotermal yöntem ile sentezlenmiş ve
karakterize edilmiştir. İkinci basamakta ise dimetilformamid, dimetilsülfoksit ve su gibi farklı
polaritelere sahip çözeltilerde dağılabilme yetileri incelenmiştir. Tezin son basamağında;
KD'ların florensans özelliklerinin korunması ve optimum optik verimliliğin elde edilmesi için
farklı yüzey özelliklerine sahip polimerler kullanılarak ince film optimizasyon çalışmaları
çevirmeli kaplama yöntemi (spin coating) ile farklı dönme hızlarında (rpm) yapılmıştır. KD'ların
ve kaplanan ince film yüzeylerin floresans özellikleri karanlık kutu UV analiz cihazında
incelenmiş, KD'ların boyut ve floresans özellikleri Zetasizer ve taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) ile karakterize edilmiştir. Hafif hasattaki kayıpları telafi etmek için stratejiler geliştirmek,
enerji depolama cihaz verimliliğinde sürdürebilirlik elde etmek için gerçekleştirilen stabil ve
homojen yüzey ince film çalışmaları büyük önem taşımaktadır.
Anahtar Kelimeler: Karbon Noktalar, Enerji Depolama, Döndürerek Kaplama
Danışman: Doç.Dr. Rükan Genç Altürk, Mersin Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı,
Mersin.

Abstract:
PREPARATION OF FLUORESCENCE CARBON POINT (KD) THIN FILMS FOR USE INENERGY
STORAGE APPLICATIONS
From the early 2000s to the present, carbon dots (KDs) have attracted the attention of
researchers in different disciplines around the world. It is frequently encountered in studies on
technological applications due to its adjustable physical, chemical, biological, and easy
functionalization properties. Stabilizing carbon dots and particles in a matrix is a crucial issue for
their practical application in solid-state devices.
Functionalized carbon particles; It is designed for the development of more powerful
devices in the industry, especially in the field of coatings, with improved performance compared
to their mechanical and bulk counterparts, through their stress, strain, optical properties. In this
context, carbon dot-based thin films designed in the field of coating; It is used in the design of
more stable devices in the energy field due to the development of carbon-based homogeneous
thin films, significantly improving the energy conversion efficiency by changing it, improved
electron transport and functional groups that can be added to the carbon surface.
Within the scope of this graduate thesis, functionalized carbon dots on surfaces exhibiting
emission at different wavelengths (from blue to red) were synthesized and it was aimed to be used
in thin film coating studies by stabilizing their fluorescence properties.
In the first step of the thesis; Using natural carbon sources, carbon particles with
fluorescent properties in different sizes and colors were synthesized and characterized by
hydrothermal method in one step. In the second step, their dispersibility in solutions with
different polarities such as dimethylformamide, dimethylsulfoxide and water was investigated.
In the last step of the thesis; In order to preserve the fluorescence properties of KDs and to obtain
optimum optical efficiency, thin film optimization studies were carried out using polymers with
different surface properties at different rotational speeds (rpm) by spin coating method.
Fluorescence properties of KDs and coated thin film surfaces were examined in a dark box UV
analyzer, size and fluorescence properties of KDs were characterized by Zetasizer and scanning
Electron Microscope (FE-SEM). Stable and homogeneous surface thin film studies are of great
importance in order to develop strategies to compensate for losses in light harvest and to achieve
sustainability in energy storage device efficiency.
Keywords: Carbon Dots, Energy Storage, Spin Coating
Advisor: Doç.Dr. Rükan Genç Altürk, Department of Chemical Engineering, University ofMersin,
Mersin.