Bor ve bor zengin tabakalı yapıların hidrojen depolama özellikleri
The hydrogen storage properties of boron and boron-rich layered structures
Yazar: ESRA EROĞLU
Danışman: PROF. DR. MEHMET ŞİMŞEK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Ca ek-atomlu çift boşluklu grafen tabaka (DCV), bor katkılı çift boşluklu grafen tabakalar (BDDCV-F ve BDDCV-S), grafen tabanlı BC3, BC7 ve BN tabakalı yapılar ve B(666) borofen sistemlerinin hidrojen depolama özellikleri araştırıldı. Bununla birlikte, B(666) borofen sistemlere farklı sayı ve konumlarda Li, Mg ve Li+Mg atomlarının eklenebilme özellikleri incelendi ve bu sistemlerin hidrojen depolama özellikleri araştırıldı. Optimizasyonlar sonucunda, Li ve Mg atomlarının hem tabaka içine hem de tabaka dışına yerleşebildikleri gözlendi. İncelenen tüm tabakalı yapıların hidrojen depolama durumları, 1'den 14 tane H2 molekülüne kadar CLICH algoritmasıyla; 8, 10, 12 ve 14 tane H2 molekülü de RICH algoritması yardımı ile oluşturuldu. Sistemlerin, hidrojen depolama kapasiteleri, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (YFT) kapsamında GGA-PBE fonksiyoneli ile DMol3 programı kullanılarak hesaplandı. Yapıların enerjetik kararlılıkları, yapısal, geometrik, elektronik ve mekanik özellikleri araştırılarak hidrojen depolama karakteristiklerinin iyileştirilebileceği tartışıldı. Bu çalışmada bulunan sonuçlar çizelge ve grafikler halinde sunularak bor atomunun hidrojen depolamada kapasite artıcı özelliğine sahip olduğu hem bor katkılı hem de bor zengini Ca/DCV grafen, grafen-tabanlı BC3, BC7, BN tabakalı yapıları ve B(666) borofen sistemlerinde CLICH ve RICH algoritmaları yardımı ile gösterildi.

Abstract:
In this study, the hydrogen storage properties of Ca adatom of double carbon vacancy graphene layer (DCV), boron-doped double carbon vacancy graphene layers (BDDCV-F and BDDCV-S) and graphene-based BC3, BC7 and BN layered structures and also B(666) borophene systems are investigated. Furthermore, substitution properties of Li, Mg and Li+Mg atoms in different numbers and positions to B(666) borophene systems are studied and also the hydrogen storage properties of these systems are researched. As a result of optimizations, it is observed that both Li and Mg atoms could be occupied both inside and outside of the layer. And the hydrogen storage properties of Li, Mg and Li+Mg adatoms of these systems are calculated. Initial hydrogen storage states of all layered structures are created step by step from 1 to 14 H2 molecule with the CLICH algorithm 8, 10, 12 and 14 H2 molecule with the RICH algorithm to the sheets. The hydrogen storage capacities of the systems are calculated by using the DMol3 program with the GGA-PBE function based on the density functional theory (DFT). The energetic stability, structural, geometric, electronic and mechanic properties of designed systems are researched and it is discussed that their hydrogen storage characteristics can be improved. In this study, the results presented as tables and graphs. It is shown that the effect of boron substitution enhances the hydrogen storage in both boron-doped and boron-rich of hydrogen storage systems via CLICH and RICH algorithms such as Ca/DCV graphene, graphene-based BC3, BC7, BN layered structures and also B(666) borophene systems.