KS/MnO2/PPy ve rGO/MnO2/PTTh nanokompozitlerinin sentezi, karakterizasyonu ve süperkapasitör uygulamaları

Abstract

Dünyadaki enerji sorunlarına çözüm üretebilmek için geliştirilen malzemelere katkı sağlamak ve yeni bir bakış açısı kazandırmak amacıyla nanokompozitler (KS, KS/MnO2, MnO2/PPy, KS/PPy, KS/MnO2/PPy, rGO/MnO2, MnO2/PTTh, rGO/PTTh, rGO/MnO2/PTTh) başarılı bir şekilde sentezlendi ve bu sentezlenen nanokompozitler BET yüzey analizi, SEM-EDX, Raman, TEM, XRD, FTIR, TGA-DTA ve UV-Vis gibi çeşitli karakterizasyon yöntemleri kullanılarak karakterize edildi. Nanokompozitler, elektrokimyasal performansları (enerji yoğunluğu, spesifik kapasitans değeri, güç yoğunluğu ve % döngü kararlılığı) hakkında bilgi edinilmesi amacıyla DV, Döngü kararlılığı, EİS ve GCD testlerine tabii tutuldu. Elektrokimyasal performans testleri 1 M H2SO4 elektrolit çözeltisi kullanılarak gerçekleştirildi. Elde edilen EİS verileri ve ZSimpWin simülasyon devre programı kullanılarak nanokompozitler için en uygun devreler belirlendi. KS/MnO2/PPy nanokompozitleri için R(CR) devre modeli belirlenirken, rGO/MnO2/PTTh nanokompozitleri için LR(QR) devre modeli en uygun devre modeli olarak belirlendi. Böylece üretimi kolay ve ucuz olan karbon siyahı ve yüksek çevresel stabiliteye sahip politertiyofen malzemeleri kullanılarak hem ucuz hemde kararlı süperkapasitör cihazlarının geliştirilmesi sağlanmıştır.

Nanocomposites (CB, CB/MnO2, MnO2/PPy, CB/PPy, CB/MnO2/PPy, rGO/MnO2, MnO2/PTTh, rGO/PTTh, rGO/MnO2/PTTh) were successfully synthesized in order to produce solutions to the energy problems in the world and give a new perspective. These synthesized nanocomposites were characterized using various characterization methods, such as BET surface analysis, SEM-EDX, Raman, TEM, XRD, FTIR, TGA-DTA and UV-Vis spectrophotometry. Nanocomposites were subjected to CV, Cycle stability, EIS and GCD tests to obtain information about their electrochemical performance (energy density, specific capacitance value, power density and % cycle stability). Electrochemical performance tests were performed using 1 M H2SO4 electrolyte solution. The most suitable circuits for nanocomposites were determined by using EIS data and ZSimpWin simulation circuit program. R(CR) circuit model was determined for CB/MnO2/PPy nanocomposites, while LR(QR) circuit model for rGO/MnO2/PTTh nanocomposites was determined as the most suitable circuit model. Thus, it was provided to develop both cheap and environmental stable supercapacitor devices by using carbon black, polyterthiophene having high environmental stability.