RGO, rGO/MnO2, rGO/CuO, rGO/MnO2/PANI, rGO/CuO/PANI ikili ve üçlü nanokompozit sentezleri,süperkapasitör uygulamaları

Abstract

Süperkapasitörler, geleneksel kapasitörlere kıyasla yüksek güç ve enerji yoğunlukları ve uzun ömürleri ile önem kazanmış ve daha fazla kullanılmaya başlamıştır. Süperkapasitörler için genellikle karbon ve karbon bazlı malzemeler, iletken polimerler ve metal oksitli malzemeler kullanılmıştır. Bu tez çalışmasının amacı yeni nanokompozit sentezleriyle süperkapasitör cihazlar geliştirmektir. İkili elektrot sistemleri ile süperkapasitör cihazlar üzerinde uygulanabilirliğini göstermek amacı ile rGO, rGO/MnO2, rGO/CuO, rGO/MnO2/PANI, rGO/CuO/PANI ikili ve üçlü nanokompozitler başarılı bir şekilde sentezlenmiştir. SEM-EDX, FTIR-ATR, termal gravimetrik analiz (TGA-DTA), 4-nokta prob katı iletkenlik ölçümleri ve yüzey analizi (BET) gibi çeşitli karakterizasyon yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Elde edilen elektroaktif malzemeler süperkapasitör cihazlar yapılarak elektrokimyasal performansları (döngülü voltametri (CV), galvanostatik yükleme / boşalma (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ölçümleri ile 3 farklı elektrokimyasal performans ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Stabilite testleri 1000 döngüye kadar yapılarak süperkapasitör cihazın kararlılık testleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca eşdeğer devre analizleri R(C(R(QR)))(CR) ile teorik ve deneysel veriler çakıştırılarak elektrik devre parametreleri incelenmiştir.

Nowadays, supercapacitors have been gained more importance than conventional capacitors due to their high power and energy densities and long lifetimes. Carbon and carbon-based materials, conductive polymers and metal oxides are generally used as electrode active materials for supercapacitors. The aim of this thesis study is to develop supercapacitor devices with new electrode active materials. Applicability of two electrode systems on supercapacitor devices were successfully showed with the synthesis of rGO, rGO/MnO2, rGO/CuO, rGO/MnO2/PANI, rGO/CuO/PANI binary and ternary nanocomposites. They were characterized using various characterization methods, such as SEM-EDX, FTIR-ATR, TGA-DTA, Four-point probe conductivity measurements and BET surface analysis. Electrochemical performances (cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge/discharge (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS)) measurements were carried out by designing supercapacitor devices. Stability tests were performed up to 1000 cycles and long-term stability of supercapacitor devices were carried out. In addition, electrical parameters were examined by fitting the theoretical and experimental data with equivalent circuit model analyses of R(C(R(QR)))(CR).