Mantar kullanılarak gümüş-nanopartikül sentezlenmesi ve nanokompozitlerinin süperkapasitör uygulamaları
Synthesis of silver nanoparticles by using fungi and synthesis of their nanocomposites for supercapacitor applications
Yazar: MOHAMMED A.K. MASOOD
Danışman: PROF. DR. MURAT ATEŞ
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Süperkapasitörler, yüksek güç sağlama yetenekleri, uzun döngü ömürleri ve çevre dostu olmaları gibi özelliklerinden dolayı büyük ilgi görmektedir. Bunlar, yüksek güç yoğunluğuna sahip geleneksel kapasitörler ile yüksek enerji yoğunluğuna sahip yakıt hücreleri/bataryalar arasındaki enerji-güç farkını dengeleme ve bağlantı sağlama görevini üstlenirler. Bu çalışmada, metalik Ag nano partiküllerin (AgNP) sentezi farklı bir yöntem ile üretilmiştir. Üç çeşit mantar kullanarak farklı yöntemlerle gümüş nanopartiküllerin (AgNP) sentezlenmesi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen AgNP'lerin grafitten başlayarak grafen oksit (GO) sentezi, mikrodalga metodu ile indirgenmiş grafen okside (rGO) indirgenmesi ve rGO ile AgNP ikili ve polianilin ile üç bileşenli nanokompozitleri (rGO/AgNP/polianilin (PANI)) sentezlenmesi gerçekleştirilmiştir. Üç farklı mantar türü (porçini mantarı, kanlıca mantarı ve sığır dili mantarı) başlayarak gümüş nitrat malzemesi muamelesi ve biyosentez yöntemi ile gümüş nanopartiküller elde edilmiştir. Elde edilen AgNP'in kullanımı ile rGO/AgNP ve rGO/AgNP/PANI nanokompozitleri sentezlenemiş ve karakterizasyonları Taramalı Elektron Mikroskobu-enerji dağılımlı X ışınları (SEM-EDX), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Termal gravimetrik analizleri (TGADTA) ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Gümüş nanopartiküllerin rGO ve rGO/PANI ile kompozitlerinin 2032 düğme pil içerisinde süperkapasitör cihazları yapılarak elektrokimyasal performans testleri döngülü voltametri (CV), galvanostatik yükleme/boşalma (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopi (EES) ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Stabilite testleri (1000 döngü), CV methodu ile 100 mV/s tarama hızında gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Supercapacitors have received substantial interest due to their capacity for high-power delivery, extended cycle life, and environmental compatibility. These devices effectively bridge the energy-power disparity between conventional capacitors, which exhibit high power density, and fuel cells/batteries, renowned for their high energy density. In this study, three types of fungi were used to synthesize AgNPs through different methods. The resulting AgNPs were utilized to synthesize graphene oxide (GO) starting from graphite, which was then reduced to reduced graphene oxide (rGO) using a microwave method. The synthesis of binary rGO/AgNP and ternary rGO/AgNP/polyaniline (PANI) nanocomposites were performed in more detail. Silver nanoparticles were synthesized via a biosynthesis method using three different fungal species (Porcini mushroom, Kanlıca mushroom, and Sığır dili mushroom) and silver nitrate. The synthesized AgNPs were used to produce rGO/AgNP and rGO/AgNP/PANI nanocomposites, which were characterized using Scanning Electron Microscopy with Energy-Dispersive X-ray analysis (SEM-EDX), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Thermogravimetric Analysis (TGA-DTA). The composite materials containing silver nanoparticles were then assembled into supercapacitor devices using 2032 coin cells, and their electrochemical performance was evaluated through cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements. Stability tests were conducted over 1000 cycles using the CV method at a scan rate of 100 mV/s.