Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MELTEM BALÇIK
Danışman: Bahadır Keskin
Özet:
Son zamanlarda, sürekli artan enerji ihtiyacıyla birlikte, yüksek performans gösteren çok fonksiyonlu malzemelerin enerji depolama ve dönüşümüne yönelik çalışmalar talep görmektedir. Birçok karbon malzeme çeşidi enerji depolama sistemleri için elektrot malzemesi olarak kullanılmak istenmektedir. Grafen ailesi bu amaçla kullanılan en iyi ticari elektrot malzemesi olmuştur. Fakat depolama kapasitesi tek başına yeterli değildir. Bu yüzden daha yüksek kapasitans özelliğine sahip karbon malzemeler arayışına geçilmiştir. Karbon nanotüpler, grafen, gözenekli karbonlar gibi karbon içerikli malzemeler elektrot malzemeleri üretimi için araştırılmaktadır. Grafen ailesi, indirgenmiş grafen oksit (rGO), grafen oksit (GO), grafen levhalar ve birkaç katmanlı grafen ve çok katmanlı grafen (MLG) üyeleri içerir. Grafen tabakalarına uygulanacak çeşitli oksidatif reaksiyonlarla farklı fiziksel ve mekanik özelliklere sahip nano materyaller sentezlenmiş olacaktır.
Tesadüfen keşfedilmiş önemli bir makromolekül olan ftalosiyaninler; iki boyutlu 18 π-elektron konjuge sistemine sahip düzlemsel bir yapıda olan aromatik makro halkadır. Molekülün merkezinde dört adet azot atomu, iki adet imino hidrojen atomu bulunur ve neredeyse tüm metal iyonları ile koordinasyon oluşturabilme özelliğine sahiptir. Ftalosiyaninlerin periferal ve/veya non-periferal konumlarına çeşitli sübstitüentler eklenmesiyle ya da merkezi boşluğuna farklı metaller bağlanmasıyla isteğe uygun çeşitli moleküller hazırlanabilmektedir. Kinolin organik özellik gösteren bir madde olup ayrıca heterosiklik ve aromatik özellik gösterir. Tek başına birkaç kullanımı yanı sıra farmasötik olarak doğa ve sentetik bileşikleri vardır.
Bu tez çalışmasında ilk olarak 8-hidroksikinolin ile 4-nitroftalonitrilden yola çıkılarak kinolin sübstitüe ftalonitril ligandı elde edilmiştir. Bu bileşiğin metal tuzları ile klasik reaksiyon şartları (nükleofilik yer değiştirme reaksiyonu) sonucunda metalli ftalosiyanin olarak çinko ve kobalt ftalosiyaninler sentezlenmiştir. Ayrıca çinko ftalosiyanin kompleksi uygun şartlarda kuaternize (suda çözünür) edilmiştir. Elde edilen maddelerin molekül yapıları UV-Vis, FT-IR, 1H-NMR ve MALDI-TOF ve Q-TOF Kütle spektrumları ile analiz edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında indirgenmiş grafen oksit elde edilerek, çinko ve kobalt ftalosiyanin molekülleriyle hidrotermal sentez yöntemi uygulanarak nanohibrit malzemeler elde edilmiştir. Farklı hidrotermal deneysel parametreler uygulanmış ve sonuçları tartışılmıştır. Elde edilen bu elektroaktif maddelerin FT-IR, SEM-EDX, Raman, XRD, XPS gibi yöntemler ile analiz ve karakterizasyonları yapılmıştır. Daha sonra elektrot malzemesi kullanım özelliklerinin incelenebilmesi için üretilen nanohibrit malzeme, iletken bir polimer ve asetilen siyahı ile çamur (slurry) hazırlanarak akım toplayıcı nikel köpüğe kaplanmıştır. Bu yöntem ile enerji depolama sistemlerinde kullanılabilecek elektrot malzemesi özelliklerinin incelenmesi ve süperkapasitör performansları hakkında bilgi edinilmesi amacıyla CV, GCD ve EIS gibi elektrokimyasal analiz yöntemleri uygulanmıştır.