C3N4 ve 2 boyutlu nanomalzeme esaslı kompozitlerin sentezlenmesi ve fotoelektrokimya-sal özelliklerinin belirlenmesi
Synthesis of C3N4 and 2  nanomaterial based composites and assessment of their photoe-lectrochemical properties
Yazar: ALİ CAN ÇELT
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ANIK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Fosil yakıtların azalması ve çevresel zararları, temiz enerji depolamak için yenilikçi yaklaşımların gerekli olduğunu göstermektedir. Geleneksel fotovoltaik hücreler sadece güneş ışığını elektriğe dönüştürebilirler, ancak depolama kapasitesine sahip değillerdir ve sadece güneş ışığına maruz kaldıklarında çalışabilirler. Güneş enerjisini depolamak için daha gelişmiş yöntemlere ihtiyaç vardır. Elektrik enerjisini depolamak için kullanılabilen piller, taşınabilir elektronik cihazlara ve elektrikli araçlara güç sağlarlar. Fotoelektrotların şarj edilebilir pillerle birleştirilmesi, sistemleri basitleştirir ve geleneksel pillere benzer bir güç çıkışı sağlamak için umut verici bir yaklaşım sunar.
Bu tez, fotokatalitik ve fotoelektrokimyasal uygulamalar için g-C3N4 ve MoS2 tabanlı nanokompozitlerin potansiyelini araştırmakta ve yenilenebilir ve çevre dostu teknolojilerin geliştirilmesine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. Bu hedef doğrultusunda, g-C3N4 bazlı kompozitlerin, 2D MoS2 bazlı kompozitlerin ve 2D MoS2 nanoyapılarının sentezlenmesi gerçekleştirilmiş ve bu malzemeler AFM, SEM, TEM, Raman spektroskopisi ve FTIR spektroskopisi gibi ileri teknikler kullanılarak detaylı bir şekilde karakterize edilmiştir.
Fotoelektrokimyasal davranışları ise DRS-UV Vis analizi, Mott-Schottky grafikleri gibi yöntemlerle incelenmiştir. Özellikle, sentezlenen malzemeler arasında MoS2 en umut verici performansı sergilemiştir. Foto-akım deneylerinde ışıkla uyarıldığında elektrik akımı ürettiği çok net gözlemlenen MoS2'nin foto yardımlı koşullar altında Li-iyon oksijen pillerinde fotokatalizör olarak kullanıldığında yüksek akım yoğunluklarında bile (1x10-1 mA cm-2'ye kadar) olağanüstü performans gösterdiği ortaya konmuştur

Abstract:
DThe depletion of fossil fuels and their detrimental impact on the environment necessitate innovative solutions for clean energy storage. While traditional photovoltaic cells convert sunlight to electricity, they lack storage capabilities and only operate during sunlight hours. This highlights the need for improved methods to capture and store solar energy. Rechargeable batteries, capable of converting electrical energy into storable chemical energy, power our portable electronics and electric vehicles. Integrating photoelectrodes with rechargeable batteries in a single device offers a promising approach to simplify systems and deliver substantial power output, similar to conventional batteries.
This thesis explores the potential of g-C3N4 and MoS2-based nanocomposites for photocatalytic and photoelectrochemical applications, contributing significantly to the development of renewable and environmentally friendly technologies. The research involved synthesizing various g-C3N4-based composites, 2D MoS2-based composites, and 2D MoS2 structures. These materials were thoroughly characterized using advanced techniques like AFM, SEM, TEM, Raman spectroscopy, and FTIR spectroscopy. Additionally, their photoelectrochemical behavior was extensively analyzed through DRS-UV Vis analysis, Mott-Schottky plots, and Tauc Equation calculations to determine optical band gaps. Notably, MoS2 exhibited the most promising performance.