İstiridye mantarı (pleurotus ostreatus) katkılı farklı kompozit elektrotların kapasitif özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the capacitance properties of different composite electrodes doped with oyster mushroom (pleurotus ostreatus)
Yazar: AYKUT ÖZATA
Danışman: DOÇ. DR. BAHRİ GÜR
Iğdır Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Katalitik aktivite = Catalytic activity ; Modifiye elektrodu = Modified electrode

Özet:
Bu çalışmada ITO cam altlık üzerine döndürerek kaplama (SC) ince film tekniği ile lityum tetra borat (LTB), tungsten oksit (WO3), Pluronic®F127 (F127) ve istiridye mantarı(Pleurotus Ostreatus) (IM) katkılanarak farklı kompozit elektrotlar üretildi. LTB/ITO, W/LTB/ITO, F127/W/LTB/ITO ve IM/F127/W/LTB/ITO kompozit elektrotların başarılı bir şekilde hazırlandığı Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDX) teknikleri ile morfolojik ve elementel olarak doğrulandı. Elektrot yüzeylerinde IM, F127, W ve LTB katkılarının gerçekleştiği Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) tekniği ile doğrulandı. LTB tabanlı elektrotların elektrokimyasal performansı döngüsel voltametri (CV) tekniği ile ideal elektrikli çift katmanlı kapasitans (EDLC) davranışı ve redoks tepe noktaları dikkate alınarak değerlendirildi. Ayrıca anodik 
ve katodik tepe akım değerleri dikkate alınarak elektrolitte iyonların daha iyi difüzyonu ve malzemenin yayılma davranışı ile ilişkilendirildi. F127/W/LTB/ITO elektrotta hem EDLC hem de pseudo-kapasitans davranışın varlığını gösterildi. Mantar katkısına bağlı olarak yüksek yüzey alanı, gelişmiş enerji depolama performansı, dielektrik yük yoğunluğu ve yük taşıyıcı özellikleri gösterildi. Ayrıca LTB/ITO, W/LTB/ITO, F127/W/LTB/ITO ve IM/F127/W/LTB/ITO kompozit elektrotların spesifik kapasitans değerleri 10 mV/s tarama hızında kaydedilen CV eğrileri ile karşılaştırıldı ve en yüksek spesifik kapasitansın elde edildiği IM katkılı elektrot için tarama sayısının spesifik kapasitans üzerine etkisi değerlendirildi. IM/W/F127/LTB/ITO elektrotu CV eğrilerinde hesaplanan en fazla integral alanları ve en yüksek redoks tepe akımı gözlenirken sadece LTB/ITO elektrot için bu 
değerler en düşük seviyelerde olduğu görülmüştür. Bu durum hazırlanan elektrotlardan maksimum spesifik kapasitans değerinin IM/F127/W/ LTB/ITO elektrotu için olduğunu göstermiştir. Bu çalışmamızda elde edilen bulgular ışığında yüksek performanslı yeni nesil süperkapasitörlerin yaygınlaşmasında önemli rol oynayacaktır. Spesifik kapasitans sonuçları yüksek depolama kapasitesi ve yüksek iletkenlik gereksinimlerini karşılamak için, elektrot arayüzeyinde gözenekler arasında daha az mesafeye sahip olan mezo ve nano gözenekli karbon malzemelere, F127 gibi polimer katkılı malzemelerin geliştirilmesine ihtiyaç olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this study, different composite electrodes were fabricated by doping lithium tetra 
borate (LTB), tungsten oxide (WO3), Pluronic®F127 (F127), and oyster mushroom 
(Pleurotus Ostreatus) (IM) on ITO glass substrate by spin coating (SC) thin film technique. 
The successful preparation of LTB/ITO, W/LTB/ITO, F127/W/LTB/ITO, and 
IM/F127/W/LTB/ITO composite electrodes was confirmed morphologically by Scanning 
Electron Microscopy (SEM). In addition, the elemental composition of the electrodes was 
analyzed by Energy energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) technique. IM, F127, W, 
and LTB doping on the electrode surfaces was confirmed by Fourier Transform Infrared 
Spectroscopy (FTIR). The electrochemical performance of LTB-based electrodes was 
evaluated by cyclic voltammetry (CV) technique considering the ideal electric double layer 
capacitance (EDLC) behavior and redox peaks. In addition, the anodic and cathodic peak 
current values were taken into account and correlated with the better diffusion of ions in the 
electrolyte and the spreading behavior of the material. The presence of both EDLC and 
pseudo-capacitance behavior in the F127/W/LTB/ITO electrode was demonstrated. High 
surface area, improved energy storage performance, dielectric charge density, and charge 
carrier properties due to cork doping were demonstrated. In addition, the specific 
capacitance values of LTB/ITO, W/LTB/ITO, F127/W/LTB/ITO, and 
IM/F127/W/LTB/ITO composite electrodes were compared with CV curves recorded at a 
scan rate of 10 mV/s and the effect of scan number on specific capacitance was evaluated 
for the IM doped electrode where the highest specific capacitance was obtained. The CV 
curves of the IM/W/F127/LTB/ITO electrode showed the highest calculated integral areas 
and the highest redox peak current, while these values were at the lowest levels only for the 
LTB/ITO electrode. This showed that the maximum specific capacitance value of the 
prepared electrodes was for the IM/F127/W/ LTB/ITO electrode. In light of the findings 
obtained in this study, it will play an important role in the widespread use of highperformance next-generation supercapacitors. The specific capacitance results showed that 
in order to meet the requirements of high storage capacity and high conductivity, there is a 
need to develop meso- and nanoporous carbon materials with less distance between pores at 
the electrode interface and polymer-doped materials such as F127.