Yeni tiyofen ve pirol monomerlerinin sentezi, polimerleştirilmesi ve fotovoltaik ile süperkapasitör uygulamalarının araştırılması
Synthesis and polymerisation of novel thiophene and pyrrole monomers and investigation of their photovoltaic and supercapacitor applications
Yazar: DENİZ YİĞİT
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA GÜLLÜ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Fotovoltaik piller = Photovoltaic cells ; Pirol = Pyrrole-2,3-dione ; Tiyofen = Thiophene ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
Bu tez çalışmasında, organik fotovoltaik hücreler ve süperkapasitörler gibi ileri teknoloji uygulama alanlarında kullanılabilme potansiyeline sahip özellikli iletken polimerlerin eldesine yönelik olarak, tiyofen ve pirol esaslı yeni monomerlerin sentezi gerçekleştirilmiştir. 
Araştırmanın ilk aşamasında; yapısında, elektromanyetik spektrumun ultra-viyole (UV) ve görünür bölgesinde etkin absorpsiyon yapabilen azobenzen, kumarin ve floresein gibi kromofor gruplar içeren tiyofen ve pirol türevleri sentezlenmiştir. Bahsedilen bu monomerlere ilave olarak, hem elektron salıcı (donör), hem de elektron çekici (akseptör) karaktere sahip heterohalkalı yapılarla ve farklı alifatik fonksiyonel gruplarla türevlendirilmiş olan yeni tiyofen ve pirol bileşikleri de elde edilmiştir. Sentezlenmiş olan monomerlerin kimyasal yapıları FTIR, 1H NMR, 13C NMR, kütle spektrometre ve element analizi teknikleri kullanılarak aydınlatılmıştır. Çalışmanın bir sonraki aşamasında ise, sözü edilen bu tiyofen ve pirol monomerlerinden özellikli iletken polimerlerin sentezine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda; elektrokimyasal polimerizasyon yöntemleri ile homopolimerler hazırlanırken, kimyasal polimerizasyon çalışmaları ile de organik çözücülerde çözünebilen kopolimerler elde edilmiştir. Elektrokimyasal yöntemler kullanılarak hazırlanan iletken homopolimer filmlerin karakterizasyonu, dönüşümlü voltametri (CV), ultra-viyole/görünür bölge absorpsiyon spektroskopisi ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) gibi teknikler kullanılarak yapılmıştır. Diğer taraftan, kimyasal polimerizasyon ile hazırlanan kopolimerlerin kimyasal yapıları ise FTIR, 1H NMR ve element analizi teknikleri ile aydınlatılmıştır. Son olarak, tiyofen ve pirol esaslı bu iletken polimerlerin fotovoltaik hücre ve süperkapasitör cihaz uygulamalarına yönelik, dönüşümlü voltametri (CV), dönüşümlü voltametri/UV-Vis-NIR spektrometre, sabit akım şarj-deşarj (GCD) ve elektrokimyasal impedans spektroskopi (EIS) teknikleri gibi test yöntemlerinin kullanıldığı araştırmalar yapılmıştır.

Abstract:
In this thesis, thiophene and pyrrole-based new monomers have been synthesized for producing conducting polymer having potential to be used in advanced technology application areas such as organic photovoltaic cells and supercapacitors.
In the first step of the research, thiophene and pyrrole derivatives containing chromophore groups (azobenzene, coumarine and fluorescein) having strong absorption in UV-Vis region of electromagnetic spectrum were succesfully synthesized. Additionally, thiophene and pyrrole compounds bearing electron donor (electron relasing) and electron acceptor (electron withdrawing) ring systems and alkyl substituents were also prepared. Chemical characterization of all monomers have been carried out by FTIR, 1H NMR, 13C NMR, mass spectrometer and elemental analysis techniques. In the following step, conducting polymers of these new monomers were synthesized. In this context, homopolymers were electrochemically prepared as well as soluble copolymers were synthesized by chemical polymerization methods. The conducting homopolymers films were characterized using cyclic voltammetry (CV), UV-Vis absorption spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) techniques. On the other hand, chemical structures of copolymers were succesfully characterized by FTIR, 1H NMR and elemental analysis techniques. Finally, organic photovoltaic cell and supercapacitor device applications of these new conducting polymers have been investigated separately by electrochemical characterization methods such as cyclic voltammetry (CV), cyclic voltammetry/UV-Vis-NIR, galvanostatic constant current charge-discharge (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques.