Aktif karbon Fe2O3/Mn3O4 kompozitlerinin sentezi karakterizasyonu ve süperkapasitör özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and characterization of Fe2O3/Mn3O4 @activated carbon composites for supercapacitor applications
Yazar: SİNEM ERDEM
Danışman: PROF. DR. ŞABAN PATAT
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, elektrokimyasal kapasitörlerde kullanılan mangan-demir oksit/ karbonat@aktif karbon (AC) kompozit elektrot maddesi; metal tuzları ve üre içeren çözeltilerden hidrotermal yöntem ile sentezlendi. Sentezlenen kompozitlerin fiziksel özellikleri, morfolojisi ve spesifik yüzey alanı X-ışınları toz kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve azot adsorpsiyon/desorpsiyon ölçümleri ile tanımlandı. SEM görüntüleri; MnCO3, Fe3O4 ve Fe2O3 taneciklerinin aktif karbon taneciklerinin yüzeyine dağıldığını gösterdi. 
Kompozitlerin elektrokimyasal performansı dönüşümlü voltametri ve galvanostatik şarj/deşarj ölçümleri ile araştırıldı. Elektrokimyasal araştırma ile 20mM AC@//AC@MnFe (3:1) asimetrik süperkapasitörlerin (ASC) aktif karbonun iletkenliği ve metal oksit/karbonat kompozitlerinin redoks özelliği arasındaki sinerjik etki nedeniyle yüksek enerji ve güç yoğunluğu, yüksek akım ve yüksek döngü performansına sahip olduğu bulunmuştur. 
Bu çalışmada mangan-demir oksit/karbonat@AC kompozitlerin yüksek akım süper kapasitör uygulamalarında ümit verici elektrot maddeleri olduğu bulunmuştur.
AC/6M KOH-PVA jel/20mM AC@MnFe (3:1) asimetrik süperkapasitörün  1.6V gerilim aralığı ve 4.5 kW/kg güç yoğunluğunda 5.8 Wh/kg enerji yoğunluğuna  ve 2000 şarj/deşarj döngü sonrası %100 kapasitans korumasına sahip olduğu bulundu. 
Anahtar Kelimeler:	Süperkapasitör, Aktif Karbon, Fe2O3/Mn3O4, Elektrokimyasal Kapasitör.

Abstract:
In this work, manganese-iron oxide/carbonate@activated carbon (AC) composite electrode materials for supercapacitor are synthesized by a hydrothermal method from the solution of metals salts and urea after the thermal hydrolysis of urea. Physical properties, morphology, and specific surface area of the composites were characterized by X-Ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and nitrogen absorption/desorption measurements. SEM images confirmed the MnCO3, Fe3O4 and Fe2O3 dispersed on the external surface of activated carbon particles. 
The electrochemical performance of the composites are investigated by cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge measurements. The electrochemical investigation shows that 20mM AC@//AC@MnFe (3:1) asymmetric supercapacitors (ASC) exhibit high energy and power densities, good rate capability and excellent cycling stability, which can be attributed to the synergetic effects between the conductivity of the activated carbon and the redox properties of the metal oxide/hydroxide/carbonate. 
This work shows that manganese-iron oxide/carbonate@AC composite electrode materials are found to be promising electrode materials for the supercapacitor working at high current density.
The AC/6M KOH-PVA gel/20mM AC@MnFe (3:1) ASC operating at 1.6V voltage range delivers energy density of 5.8 Wh/kg at a power density of 4.5 kW/kg and 100% capacitance protection after 2000 charge/discharge cycles.
Keywords: Supercapacitor, Activated Carbon, Fe2O3/Mn3O4,Electrochemical Capacitor