GO/seramik esaslı süperkapasitör üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of GO/ceramic based supercapacitor
Yazar: SATİYE KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. FATMA MEYDANERİ TEZEL
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, grafen oksit (GO) Hummers Metodu ile sentezlenmiştir ve farklı taban malzemeler (Cam, PMMA, FTO, ITO) üzerine kaplanmıştır. Daha sonra ince film süperkapasitörler cam/GO/V2O5, PMMA/GO/V2O5, FTO/GO/V2O5 ve ITO/GO/V2O5; cam/GO/IrO2, PMMA/GO/IrO2, FTO/GO/IrO2 ve ITO/GO/IrO2; cam/GO/MoO3, PMMA/GO/MoO3, FTO/GO/MoO3 ve ITO/GO/MoO3, kimyasal banyo depolama yöntemi (CBD) ile başarıyla üretilmiştir. Yapısal karakterizasyonlar XRD, SEM, FTIR ve AFM ile incelenmiştir. Elektrokimyasal özellikler için -0,2 V-1,2 V voltaj aralığında, 25 mV/s, 50 mV/s, 75 mV/s ve 100 mV/s tarama hızlarında akım-voltaj (I-V), kapasitans-voltaj (C-V) ve enerji yoğunlukları hesaplanmıştır. 25 mV/s tarama hızında, cam/GO/V2O5, PMMA/GO/V2O5, FTO/GO/V2O5 ve ITO/GO/V2O5 ince film süper kapasitör yapıları için maksimum kapasitans değerleri 880 F/g, 806,6 F/g, 949,6 F/g ve 563,2 F/g; enerji yoğunlukları sırasıyla 85,4 Wh/kg, 44,8 Wh/kg, 15,78 Wh/kg, 23,4 Wh/kg olarak hesaplanmıştır. Cam/GO/IrO2, PMMA/GO/IrO2, FTO/GO/IrO2 ve ITO/GO/IrO2 ince film süperkapasitör yapıları için 25 mV/s tarama hızında maksimum kapasitans değerleri 551,7 F/g, 837,7 F/g, 433,2 F/g ve 569,7 F/g; enerji yoğunlukları ise 15,3 Wh/kg, 34,9 Wh/kg, 7,2 Wh/kg ve 12,64 Wh/kg olarak hesaplanmıştır. 25 mV/s tarama hızında cam/GO/MoO3, PMMA/GO/MoO3, FTO/GO/MoO3 ve ITO/GO/MoO3 ince film süperkapasitör yapıları için ise maksimum kapasitans değerleri 880 F/g, 806,6 F/g, 925,7 F/g ve 563,2 F/g; enerji yoğunlukları ise 85,4 Wh/kg, 44,8 Wh/kg, 15,6 Wh/kg ve 23,4 Wh/kg olarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada üretilen grafen oksit (GO)-Vanadyum pentaoksit (V2O5), Grafen oksit (GO)-İridyum oksit (IrO2) ve Grafen oksit (GO)-Molibden oksit (MoO3) ince film süperkapasitör yapıları, yüksek kapasitans değerleri ile oldukça fazla potansiyel uygulamalara sahiptir.

Abstract:
In this study, GO was synthesized by Hummers Method and coated on different substrates materials. Then, thin film supercapacitors glass/GO/V2O5, PMMA/GO/V2O5, FTO/GO/V2O5 and ITO/GO/V2O5; glass/GO/IrO2, PMMA/GO/IrO2, FTO/GO/IrO2 and ITO/GO/IrO2; glass/GO/MoO3, PMMA/GO/MoO3, FTO/GO/MoO3 and ITO/GO/MoO3 have been fabricated successfully by chemical bath deposition method (CBD). Structural characterizations were investigated by SEM, XRD, ATR, UV and AFM. Current- voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) characteristics have been investigated and energy densities were calculated at voltage range (-0.2-1.2 V) and scanning rates of 25 mV/s, 50 mV/s, 75 mV/s and 100 mV/s. At the scanning rate of 25 mV/s, the maximum capacitance values for glass/GO/V2O5, PMMA/GO/V2O5, FTO/GO/V2O5 and ITO/GO/V2O5 thin film supercapacitors structures were 880 F/g, 806.6 F/g, 949.6 F/g and 563.2 F/g; and the energy intensities were calculated as 85.4 Wh/kg,44.8 Wh/kg, 15.78 Wh/kg, 23.4 Wh/kg, respectively. At the scanning rate of 25 mV/s, the maximum capacitance values for glass/GO/IrO2, PMMA/GO/IrO2, FTO/GO/IrO2 and ITO/GO/IrO2 551.7 F/g, 837.7 F/g, 433.2 F/g and 569.7 F/g; and the energy intensities were calculated as 15.3 Wh/kg, 34.9 Wh/kg, 7.2 Wh/kg ve 12.64 Wh/kg respectively. At the scanning rate of 25 mV/s, the maximum capacitance values for glass/GO/MoO3, PMMA/GO/MoO3, FTO/GO/MoO3 and ITO/GO/MoO3 880 F/g, 806.6 F/g, 925.7 F/g and 563.2 F/g; ; and the energy intensities were calculated as 85.4 Wh/kg, 44.8 Wh/kg, 15.6 Wh/kg and 23.4 Wh/kg, respectively. For potential applications in supercapacitors, Graphene oxide-Vanadium oxide, Graphene oxide-Iridium oxid and Graphene oxide-Molybden oxide structures produced in this study have many potential applications with high capacitance values.