Hidrotermal yöntemle üretilen indirgenmiş grafen oksit/bor katkılı ZnO kompozit maddesinin süper kondansatör performansı
Hydrothermal method generated reduced graphene oxide/boron doped ZnO composite of super capacitor performance
Yazar: AYÇA TANRIVERDİ
Danışman: PROF. DR. ÜMİT ALVER ; YRD. DOÇ. DR. SÜLEYMAN KERLİ
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, indirgenmiş grafen oksit/bor katkılı ZnO (RGO/ZnO:B) kompozit maddesi hidrotermal yöntem kullanılarak üretildi. Sentezlenen RGO/ZnO:B kompozit maddesi süper kondansatörler için elektrot yapımında kullanıldı. Elektrot yapımı üç aşamada gerçekleştirildi. Birinci aşamada grafen oksit Hummers metodu kullanılarak elde edildi. İkinci aşamada bor katkılı ZnO nanoparçacıklar hidrotermal yöntemle üretildi. Üçüncü aşamada ise RGO/ZnO:B  kompozit maddesi yine hidrotermal yöntemle sentezlendi. Elektrot yapımında kullanılan ZnO:B parçacıklarının üretiminde çinko nitrat tuzundan farklı sıcaklık (100oC, 140oC ve 200oC), farklı pH değerleri (5.6, 6.7 ve 10.1)  ve  farklı bor oranları (ağırlıkça %5, %10, %15 ve %20) alınarak elektrot yapımı için optimum şartlar belirlenmeye çalışıldı. Üretilen GO,ZnO:B ve RGO/ZnO:B yapılarının fiziksel karakterizasyonu XRD,SEM,UV-Vis ve Raman spektroskopisi ile gerçekleştirildi. Üretilen elektrotların elektrokimyasal ölçümleri döngüsel voltametri(CV) cihazı kullanılarak incelendi. Yapılan analizler sonucunda; bor katkısı arttıkça kapasitans değerinin arttığı, 200oC de pH=10.1 değerindeki %20 bor katkılı ZnO parçacıkları kullanılarak  elde edilen RGO/ZnO:B kompozit maddesiyle oluşturulan elektrotun maksimum spesifik kapasitans (230,50 F/g) değerine ulaştığı gözlemlendi. Ayrıca RGO ile oluşturulan kompozit madde ile üretilen elektrotların kapasitans değerlerinin, ZnO:B parçacıkları ile üretilen elektrotların kapasitans değerlerinden daha yüksek olduğu belirlendi.

Abstract:
In this study, reduced graphene oxide / boron-doped ZnO (RGO/ZnO:B) composite materials were synthesized using the hydrothermal method. RGO/ZnO:B synthesized composites were used as electrodes for super capacitors. Electrode fabrication was performed in three steps. In the first step, graphene oxide was obtained using Hummers method. In the second step, boron-doped ZnO nanoparticles produced by hydrothermal method. In the third step, RGO / ZnO: B composites were also synthesized by hydrothermal method. ZnO:B particles used for electrode were fabricated from zinc nitrate salts at different temperatures (100oC, 140oC ve 200oC), at different pH values (5.6, 6.7 and 10.1)  and  at different boron rates ( 5, 10, 15 and 20 wt%). In this way, the optimum conditions for the electrode production were tried to determine. Physical characterizations of produced GO,ZnO:B and RGO/ZnO:B particles were performed by XRD,SEM,UV-Vis and Raman spectroscopy. Electrochemical measurements of the electrodes were investigated using cyclic voltammetry device. Experimental results showed that capacitance values increases with increasing boron concentration and RGO / ZnO:B  composite electrode obtained at 200 ° C,  at pH=10.1 value , with  20% boron concentration  shows maximum specific capacitance (230.50 F / g). In addition, it is observed that the capacitance values produced by RGO/ZnO:B composite electrodes  are higher than  that of ZnO:B electrodes.