Geçiş metal dikalkojenitlerin süperkapasitör aygıtlarda elektrot olarak kullanılması
Using transition metal dichalcogenides as electrodes in supercapacitor devices
Yazar: UFUK PERİŞANOĞLU
Danışman: PROF. DR. EMRE GÜR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Elektrotlar = Electrodes ; Geçiş metalleri = Transition metals ; Karbon nanotüp = Carbon nanotube ; Süperkapasitör = Supercapacitor

Özet:
Amaç: Bu çalışmada grafine edilmiş karbon nanotüp pamuk (G-KNT) üzerine geçiş metal dikalkojenitlerden MoS2 ve WS2 büyütülerek süperkapasitör aygıtları için yüksek kapasitans değerine ve uzun şarj-deşarj döngüsüne sahip elektrotlar üretmek amaçlandı.
Yöntem: Bu tezde RF magnetron saçtırma metodu ile G-KNT üzerine dikey nano duvarlı MoS2 ve WS2 filmleri büyütüldü. SEM, XRD, XPS ve Raman analizleri kullanılarak, üretilen esnek elektrotların yüzey morfolojisi, yapısı ve temel bileşimi belirlendi. Üretilen elektrotların spesifik/alansal kapasitansları, şarj-deşarj performansları, empedansları ve stabiliteleri elektrokimyasal teknikler ile analiz edildi.
Bulgular: En yüksek kapasitans değerine sahip 30 dakika büyütülen MoS2 ve 10 dakika büyütülen WS2 esnek elektrotlarının alansal kapasitans değerleri sırasıyla 97,6 mF/cm2 ve 131,2 mF/cm2 olarak elde edildi.  Hazırlanan elektrotlar kullanılarak yüksek kapasitans değerine ve çok iyi stabiliteye sahip esnek süperkapasitör aygıtlar üretildi. MoS2 ve WS2 ile elde edilen bu esnek süperkapsitörlerin kapasitansı 10000 şarj-deşarj döngüsü sonunda sırasıyla %96,4 ve %96 oranında korundu.
Sonuç: G-KNT'nin yüksek iletkenliği ve işlenebilirliği ile geçiş metal dikalkojenitlerin yüzey morfolojisi ve yapısı birlikte değerlendirildiğinde, yüksek performanslı esnek süperkapasitör aygıt üretilebileceği gösterildi.

Abstract:
Objective: In this study, it was aimed to produce electrodes with high capacitance and long charge-discharge cycles for supercapacitor devices by growing transition metal dichalcogenides MoS2 and WS2 on graphened carbon nanotube cotton.
Method: In this thesis, vertical nano-walled MoS2 and WS2 films were grown on graphened carbon nanotube cotton by RF magnetron sputtering method. Using SEM, XRD, XPS and Raman analysis, the surface morphology, structure and basic composition of the produced flexible electrodes were determined. The specific/area capacitance, charge-discharge performance, impedance and stability of the produced electrodes were analyzed by electrochemical techniques.
Results: The areal capacitance of WS2 with the highest capacitance value, which was grown for 10 minutes, was 131.2 mF/cm2, and the areal capacitance of MoS2, which was grown for 30 minutes, was obtained as 97.6 mF/cm2. Using the prepared electrodes, flexible supercapacitor devices with high capacitance and very good stability were produced. The capacitance of these flexible supercapacitors obtained with MoS2 and WS2 was preserved at the rate of 96.4% and 96%, respectively, after 10000 charge-discharge cycles.
Conclusion: When the high conductivity and processability of carbon nanotube cotton and the surface morphology and structure of transition metal dichalcogenides are evaluated together, it has been shown that high performance flexible supercapacitor devices can be produced.