Grafen temelli polianilin gümüş nanotanecik nanokompozitlerinin sentez ve karakterizasyonu
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2013
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ZAFER ÇIPLAK
Danışman: NURAY YILDIZ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Grafit temelli malzemelerin temel yapı taşı olan grafen, hızlı elektron taşınımı, yüksek ısıl ve elektrik iletkenliği, mükemmel mekanik sağlamlık, biyouyumluluk ve iki boyutlu yapısından (2D) kaynaklanan geniş yüzey alanı gibi üstün özeliklere sahiptir. Grafen, sahip olduğu bu üstün nitelikler nedeniyle saydam iletken elektrotlar, biyosensörler ve elektrokimyasal sensörler, enerji depolama sistemleri olan süperkapasitörler, lityum iyon pilleri ve yakıt hücreleri gibi pek çok potansiyel uygulama alanına sahiptir. Polianilin, başta süperkapasitörler ile biyosensörler ve elektrokimyasal sensörler olmak üzere pek çok elektrokimyasal uygulama için yüksek potansiyele sahip bir iletken polimerdir; polianilinin belirtilen uygulamaları için mekanik dayanımı ve elektriksel özeliklerinin geliştirilmesi için grafen uygun bir kompozit bileşenidir. Gümüş en yüksek iletkenliğe sahip olan metallerden biridir. Gümüş nanotaneciklerinin nanokompozit yapısına girişinin nanokompozit iletkenliğini ve buna bağlı olarak elektrokimyasal performansını daha üst seviyelere çıkaracağı öngörülmektedir. Gümüş nanotanecikler aralayıcı rolü üstlenerek, grafen nanotabakaları arasındaki uzaklığın artmasını sağlarlar. Gümüş nanotaneciklerinin grafen nanotabakalarına bağlanması kuru hallerindeyken tabakaların kümelenmesini önler. Bu tez çalışması kapsamında, grafen temelli kompozitler sentezlenmiş ve sentez parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Hazırlanan grafen oksit, grafen, grafen/gümüş, grafen polianilin, grafen/gümüş/polianilin örnekleri SEM, EDX, TEM, UV-vis, FTIR, AFM, Raman analizleri ile karakterize edilmiştir. Deneysel çalışmanın ilk aşamasında bazik ortamda (pH 10) grafit oksitin sulu dispersiyonundan ultrasonik etki ile 1.4-2.1 nm arasında kalınlığa sahip grafen oksit nanotabakaları hazırlanmıştır. Grafen oksitin, hidrazin hidratla kimyasal olarak indirgenmesi yoluyla grafen elde edilmiştir. İndirgeyici miktarı (Hidrazin hidrat/Grafit Oksit: 0,7-2-3 w/w) ve tepkime süresinin (1-6-24 saat) grafen oksitin indirgenmesi üzerine etkisi incelenmiştir. İndirgenmiş grafen oksit dispersiyonunda gümüş nitratın (AgNO3), sodyum borhidrür (NaBH4) ile indirgenmesi ile grafen/gümüş nanokompoziti sentezlenmiştir. Grafen/gümüş nanokompozitinin hazırlanması üzerine AgNO3/grafit oksit oranı (0,125-0,25-0,5-1 w/w), AgNO3 çözeltisinin derişimi (10-20-40 mM), NaBH4 çözeltisinin derişimi (5-25-75-150-200-400 mM) ve AgNO3/ NaBH4 molce oranı (0,125-0,25-0,5) gibi parametreler incelenmiştir. Grafen/gümüş nanokompoziti sentezi için alternatif bir yöntem olarak eşanlı indirgeme yöntemi uygulanmıştır. Bu yönteme göre grafen oksit ve AgNO3 hidrazin hidrat ile aynı ortamda eşanlı olarak indirgenmiştir. Bu yöntemle nanokompozit hazırlanmasında AgNO3 sulu çözeltisinin derişimi (5-10-20-40 mM) ve hidrazin hidrat sulu çözeltisi derişiminin (0,1-1-14 M) etkisi incelenmiştir. Her iki yöntemle de gümüş nanotanecikleri dar bir tanecik boyut aralığında grafen nanotabakalarının üzerinde çöktürülmüştür. Hazırlanan gümüş nanotaneciklerinin yaklaşık % 80?lik fraksiyonunun ortalama tanecik boyutu 3-8 nm aralığındadır. Grafen/gümüş nanokompoziti dispersiyonu ortamında anilin monomerinin polimerizasyonu ile grafen/gümüş/polianilin nanokompoziti sentezlenmiştir. Hazırlanan nanokompozitin yapı ve morfolojisi üzerine kompozitteki grafen-gümüş miktarının (%5-50 w/w) etkisi incelenmiştir. Yapılan analizler grafen/gümüş nanotanecik/polianilin nanokompozitinin başarıyla sentezlendiğini göstermiştir. Temmuz 2013, 180 sayfa