İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT-ÇİNKO OKSİT-TİTANYUM DİOKSİT KOMPOZİT MALZEME ÜRETİMİ VE UYGULAMASI

Benzer belgeler
KARBON AEROJEL ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

OPTİK MALZEMELER ARAŞTIRMA GRUBU. Metal Oksit Nano Parçacıkların 3. dereceden Doğrusal Olmayan Optik Özellikleri. Tuğçe YİĞİT

6-AMİNO-m-KRESOL POLİMERİNİN PASLANMAZ ÇELİK ÜZERİNE SENTEZİ VE KOROZYON PERFORMANSININ İNCELENMESİ *

Polianilin (PANi) ve PANi Metal (Cu, Ni) Kompozitlerinin Bakır Üzerine Elektrokimyasal Sentezi ve Antikorozif Özelliklerinin İncelenmesi

İki boyutlu (2D) Bal peteği şeklinde kristal kafes. Grafitik malzemelerin temel yapıtaşıdır.

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Farklı Karıştırma Teknikleri ve Başlangıç Maddelerinden Sentezlenmiş Hidroksiapatit Tozunun Özelliklerinin İncelenmesi

NANO KURġUN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU

DÜŞÜK SICAKLIKTA BERRAK ÇÖZELTİLERDEN MFI TİPİ TOZ ZEOLİT SENTEZİ

ATIKTAN ENERJİYE: MUZ KABUĞUNUN ALTERNATİF ENERJİ KAYNAĞI OLARAK YAKIT PİLLERİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

POLİÜRETAN NANO-KOMPOZİT SENTEZİNDE KULLANILMAK ÜZERE NANO-BÖHMİT ÜRETİMİ VE İŞLEVSELLEŞTİRİLMESİ

Mikroemülsiyon Sistem Parametrelerinin Nano Boyutta TiO 2 Üretimine Etkileri

YENİ BİR İLETKEN POLİMER: POLİ(3,8 DİAMİNOBENZO[c]SİNNOLİN) ELEKTROKİMYASAL ÜRETİMİ VE ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

ALUMİNYUMUN YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ SÜLFÜRİK ASİT ANODIZING YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ*

POLİ(PİROL-KO-O-ANİSİDİN) KAPLI PASLANMAZ ÇELİĞİN KLORÜRLÜ ORTAMDAKİ KOROZYON DAVRANIŞLARI

MİKRODALGA YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Mikroemülsiyon Fazının Nano-Boyutta Titanyum Dioksit Tanelerinin Sentezlenmesine Etkileri

POLİPİROLLE KOROZYONDAN KORUNMA CORROSION PROTECTION BY POLYPYRROLE

ÇANAKKALE BOĞAZINDAKİ CHLOROPHYTA ENTEROMORPHA YOSUNUNDAN POTASYUM HİDROKSİT DESTEKLİ KATALİZÖR VARLIĞINDA BİYODİZEL ELDESİ

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği SÜPERKAPASİTÖRLER

ZnS Nanoparçacıklar İçeren Langmuir-Blodgett İnce Filmlerin Elektriksel Özellikleri

BULGULAR SONUÇ VE TARTIŞMA ÖNERİLER...9 KAYNAKÇA...9

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

KOROZYON. Teorik Bilgi

TÜBİTAK-BİDEB Lise Öğretmenleri (Fizik, Kimya, Biyoloji ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı LİSE-2 (ÇALIŞTAY 2012) SUYUN DANSI

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Şekilde görüldüğü gibi Gerilim/akım yoğunluğu karakteristik eğrisi dört nedenden dolayi meydana gelir.

MODERN ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ VE KULLANİM ALANLARİ

YMN22. H 2 /O 2 YAKIT PİLLERİNDE PtRu/C ve PtIr/C KOMPOZİT ELEKTROTLARIN SENTEZİ

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

ENERJİ DEPOLAMA SUNUMU MESUT EROĞLU

Erciyes Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü Gıda Analizleri ve Teknolojisi Laboratuvar Föyü Sayfa 1

ZİRKONYUM TUNGSTAT (ZrW 2 O 8 ) ÖNCÜLLERİNİN ÇÖZ-PEL YÖNTEMİ İLE DÜŞÜK SICAKLIK VE YAŞLANDIRMA SÜRELERİNDE ELDE EDİLMESİ

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

KOBALT KATKILI ZnO İNCE FİLMLERİN OPTİK ÖZELLİKLERİ. OPTICAL PROPERTIES OF Co DOPED ZnO THIN FILMS

İstanbul Medeniyet Üniversitesi. Fen Fakültesi Kimya Bölümü Akademik Kurul Toplantısı Aralık

Eğitim Öğretim Yılı Güz ve Bahar Dönemi Muhtemel Bitirme Çalışması Konuları. Tasarım Projesi Konusu Bitirme Çalışması Konusu Özel Koşullar

BİSFENOL A NIN BAKIRIN LEKTROKİMYASAL DAVRANIŞLARINA ETKİSİ 1. The Effects of Bisphenol A on Electrochemical Behaviour of Copper*

NANO-TİO 2 KATALİZÖRLER İLE UV-IŞINI ALTINDA FENOL ÜN FOTOKATALİTİK AKTİVİTESİNİN İNCELENMESİ

YMN59 YAKIT HÜCRELERİ İÇİN NANO BOYUTTA YİTRİYUM OKSİT STABİLİZE ZrO 2 (YSZ) ELEKTROLİT HAZIRLAMA YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

ELEKTROANALİTİK KİMYA VE NANOMALZEMELER ARAŞTIRMA LABORATUVARI

TÜBİTAK-BİDEB YİBO ÖĞRETMENLERİ (FEN VE TEKNOLOJİFİZİK,KİMYA,BİYOLOJİ-VE MATEMATİK ) PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYLARI

ETİLEN GLİKOL+SÜLFÜRİK ASİT İÇERİSİNDE 7075 ALUMİNYUM ALAŞIMI ÜZERİNDE ALUMİNYUM OKSİT TABAKASININ GELİŞTİRİLMESİ

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ MALZEME LABORATUARI II DERSİ AKIMLI VE AKIMSIZ KAPLAMALAR DENEY FÖYÜ

ATAKTİK POLİPROPİLENİN MALEİK ANHİDRİD İLE MODİFİKASYONU

ÖZGEÇMİŞ. Analitik kimya, elektrokimya, voltammetrik teknikler, yakıt pilleri, nano parçacık modifiye yüzeyler, iş sağlığı ve güvenliği

ATIK RÖNTGEN ÇÖZELTİSİNDEN GÜMÜŞ METALİNİN ELDE EDİLMESİ

DATABOOK. Energy Storage Capacitors. Signal Elektronik Ltd (EDLC) Electric Double Layer Capacitors Supercapacitors Ultracapacitors

ÇİNKO OKSİT NANOPARTİKÜLLERİ SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU. Emre ÖZBAY, 1 Handan GÜLCE

DÜŞÜK AKTİF KARBON İÇERİKLİ SİMETRİK SÜPERKAPASİTÖR UYGULAMASI

TÜBİTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri (Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği, Kimya Mühendisliği) Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı KİMYA-1 ÇALIŞTAY 2010

ELEKTROKİMYA Elektrokimya: Elektrokimyasal hücre

Bu metotta, toprak bir miktar su ile karıştırılarak süspansiyon hâline getirilir.

KİMYA II DERS NOTLARI

ALUMİNYUM YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ OKZALİK ASİT ANODIZING YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ*

DOLGULU KOLONDA AMONYAK ÇÖZELTİSİNE KARBON DİOKSİTİN ABSORPSİYONU

İçme Sularının Dezenfeksiyonunda Çinko Oksit Nanomateryalinin Kullanımı

KOROZIF ORTAMLARDA 42CRMO4 ÇELIĞIN İLETKEN POLIMERLERLE KOROZYONDAN KORUNMASI

Prof. Dr. Yusuf ÖZÇATALBAŞ. Malzeme Seçimi/ 1

4. ELEKTROLİZ. Elektroliz kabı (beher), bakır elektrotlar, bakır sülfat çözeltisi, ampermetre, akım kaynağı, terazi (miligram duyarlıklı), kronometre.

( PİRUVİK ASİT + SU + ALKOL ) ÜÇLÜ SIVI-SIVI SİSTEMLERİNİN DAĞILIM DENGESİNİN İNCELENMESİ

YARASA VE ÇİFTLİK GÜBRESİNİN BAZI TOPRAK ÖZELLİKLERİ ve BUĞDAY BİTKİSİNİN VERİM PARAMETRELERİ ÜZERİNE ETKİSİ

ENERJİ DEPOLAMA YÖNTEMLERİ BETÜL ASENA UÇAR ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

EVDE BİYOTEKNOLOJİ. Yrd. Doç. Dr. Hüseyin UYSAL ADNAN MENDERES ÜNİVERSİTESİ TARIMSAL BİYOTEKNOLOJİ BÖLÜMÜ 5. DERS

Korozyon Hızı Ölçüm Metotları. Abdurrahman Asan


FARKLI TİPTE AGREGA KULANIMININ BETONUN MEKANİK ÖZELİKLERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

HACETTEPE ÜNĐVERSĐTESĐ EĞĐTĐM FAKÜLTESĐ ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME

KROM KATKILI ALUMİNANIN ENJEKSİYON KALIPLAMA İLE ŞEKİLLENDİRİLMESİ

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi/ Journal of The Institute of Natural & Applied Sciences 17 (1):6-12, 2012

Doğal Rb elementinin atom kütlesi 85,47 g/mol dür ve atom kütleleri 84,91 g/mol olan 86 Rb ile 86,92 olan 87

SÜLFÜRİK ASİT ORTAMINDA YUMUŞAK ÇELİĞİN KOROZYONUNA GLİKOLİK ASİT ETOKSİLAT 4-NONİLFENİL ETER İN İNHİBİTÖR DAVRANIŞINA HALOJENÜR İYONLARININ ETKİSİ

Yrd. Doç. Dr. Ferhat ASLAN -*- ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ -* ÖZGEÇMİŞ

Bileşikteki atomların cinsini ve oranını belirten formüldür. Kaba formül ile bileşiğin molekül ağırlığı hesaplanamaz.

BENZENİN NİTROLANMASINDA GRAFİTİN KATALİZÖR OLARAK ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

PH DEĞERİNİN TAYİNİ 1. GENEL BİLGİLER YTÜ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÇEVRE KİMYASI I LABORATUVARI

Karbon Fiber/ZnO Fotokatalizörlerin Üretimi ve Karakterizasyonu

Derece Alan Üniversite Yıl. Yüksek Lisans Tezi: Nanoboyutlu Epoksidasyon Katalizörünün Sentezi ve Tanımlanması

S. SÖNMEZ a, F.M. EMEN b, A. EGE c, E. EKDAL d, K. OCAKOĞLU e, T. KARALI d, N. KÜLCÜ a

5) Çözünürlük(Xg/100gsu)

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

GRUP: ELEKTRO-KİMYASAL USULLERLE MADEN KAPLAMACILIĞI: 1983/12-16

Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ FOTOELEKTROLİZ YOLUYLA HİDROJEN ÜRETİMİ

ASİTLER, BAZLAR ve TUZLAR

Bor Karbür Üretimi ve Karakterizasyonu

EGE ÜNİVERSİTESİ EGE MYO MEKATRONİK PROGRAMI

Amorf ve Nanoyapılı Yeni Bir Ni 3 (OH) 2 V 2 O 7.3H 2 O Bileşiğinin Sentezi ve Yapısal Karakterizasyonu

Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

TÜBİTAK BİDEB KİMYA LİSANS ÖĞRENCİLERİ (KİMYAGERLİK, KİMYA ÖĞRETMENLİĞİ, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ- BİYOMÜHENDİSLİK ) ARAŞTIRMA PROJESİ EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI

GRUP ORGANİK BUĞDAY NİŞASTASINDAN ÜRETİLEN BİYOPOLİMERİN UYGULAMALARI

Sb 2 Te 3 ve Bi 2 Te 3 İÇERİKLİ YARI İLETKEN ALAŞIMLARIN ÜRETİMİ ve TERMOELEKTRİK, YAPISAL, MİKROYAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ

ÇÖZELTİ HAZIRLAMA. Kimyasal analizin temel kavramlarından olan çözeltinin anlamı, hazırlanışı ve kullanılışının öğrenilmesidir.

Meral ARMUTÇU, Esma SEZER İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü, 34469, Maslak,İstanbul

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Transkript:

OHÜ Müh. Bilim. Derg. / OHU J. Eng. Sci. ISSN: 2147-012X Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 6, Sayı 1, (2017), 220-225 Omer Halisdemir University Journal of Engineering Sciences, Volume 6, Number 1, (2017), 220-225 Araştırma / Research İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT-ÇİNKO OKSİT-TİTANYUM DİOKSİT KOMPOZİT MALZEME ÜRETİMİ VE UYGULAMASI Süleyman KERLİ * Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü, Elbistan Teknoloji Fakültesi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Kahramanmaraş, Türkiye Geliş / Received: 04.05.2016 Düzeltmelerin gelişi / Received in revised form: 13.07.2016 Kabul / Accepted: 15.07.2016 ÖZ Bu çalışmada, indirgenmiş grafen oksit/çinko oksit (RGO/ZnO) ve indirgenmiş grafen oksit/titanyum dioksit (RGO/TiO 2 ) kompozit malzemeleri hidrotermal yöntem kullanılarak üretilmiştir. TiO 2 nanoparçacıkları hazırlanan RGO/ZnO kompozit malzemesine karıştırılarak RGO/ZnO/TiO 2 kompozit malzemesi elde edilmiştir. Grafen oksit (GO) Hummers metodu kullanılarak sentezlenmiştir. RGO/ZnO/TiO 2 kompozit malzemesinin fiziksel özellikleri XRD ve SEM kullanarak incelenmiştir. Elde edilen bu kompozit malzemeler kullanılarak süper kapasitör uygulamaları için elektrot yapımı gerçekleştirilmiştir. Üretilen elektrotların elektrokimyasal ölçümleri döngüsel voltametri (CV) ile gerçekleştirilmiş ve elektrotların kapasitans değerleri ve empedans spektrumları belirlenmiştir. Hesaplamalar sonucunda, spesifik kapasitans değerleri sırasıyla TiO 2, RGO/TiO 2, RGO/ZnO ve RGO/ZnO/TiO 2 3,29 F/g, 19,58 F/g, 24,15 ve 14,36 F/g olarak bulunmuştur Anahtar Kelimeler: İndirgenmiş grafen oksit, titanyum dioksit, çinko oksit, süper kapasitör PRODUCTION AND APPLICATION OF REDUCED GRAPHENE OXIDE-ZINC OXIDE-TITANIUM DIOXIDE COMPOSITE MATERIAL ABSTRACT In this study, reduced graphene oxide/zinc oxide (RGO/ZnO) and reduced graphene oxide/titanium dioxide (RGO/TiO 2 ) composite materials were produced by hydrothermal method. RGO/ZnO/TiO 2 composite materials were fabricated by adding TiO 2 nanoparticles to RGO/ZnO composite materials. Graphene oxide (GO) was synthesized by Hummers method. The physical properties of RGO/ZnO/TiO 2 composite materials were analysed by XRD and SEM. Using these obtained composites materials, electrode was fabricated for supercapacitor applications. Electrochemical properties of produced composites were analysed by cyclic voltammetry (CV) and capacitance plots and impedance spectrums of electrodes were determined. As a result of the calculations, specific capacitance values were found to be 3.29 F/g, 19.58 F/g, 24.15 and 14.36 F/g for TiO 2, RGO/TiO 2, RGO/ZnO and RGO/ZnO/TiO 2, respectively. Keywords: Reduced graphene oxide, titanium dioxide, zinc oxide, supercapacitor 1. GİRİŞ Süperkapasitör uygulama çalışmaları son yıllarda giderek artmaktadır. Süperkapasitörler yüksek enerji uygulamaları, hibrit ve elektrikli araçlar, güç kalite sistemleri gibi geniş bir alanda kullanılmaktadırlar. Enerji depolama aygıtları arasında farklı metotlar, teknikler ve ekonomik gereklilikleri karşılamak üzere birçok enerji * Corresponding author / Sorumlu yazar. Tel.: +90 344 300 4090; e-mail/e-posta: suleymankerli@ksu.edu.tr 220

ÖHÜ Müh. Bilim. Derg. / OHU J. Eng. Sci., 2017, 6(1): 220-225 İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT-ÇİNKO OKSİT-TİTANYUM DİOKSİT KOMPOZİT MALZEME ÜRETİMİ VE UYGULAMASI sistemi mevcuttur. Süper kondansatörler elektrostatik ve elektrolit kondansatörlerle kıyaslandığında çok yüksek sığaya sahiptirler. Depolama kapasitesini daha da arttırmak için çeşitli malzemeler kullanılmaktadır. Literatürde kapasite arttırmak için farklı iyonik sıvı elektrolitler de kullanılmıştır [1,2]. Elektrokimyasal kapasitörlerden olan pseudokondansatörler geçiş metali oksitleri ve iletken polimerler gibi şarj depolayabilir, yüzeyde veya yüzeye yakın olarak Faradaysal reaksiyon yoluyla yüksek enerji uygulamalarında kapasiteyi artırmak için geliştirilmiştir [2]. Pseudokondansatörler (südokondansatörler) veya redoks süper kondansatörler, hızlı ve tersinir yüzey redoks reaksiyonu esasına dayanırlar. Bu tip kondansatörlerde yükleme (veya boşalma) elektrokimyasal olarak aktif madde üzerinde yük transferi şeklinde gerçekleşir [3,4]. Anlaşılacağı üzere yüzey alanın büyüklüğü önemlidir ve grafende geniş yüzey alanına sahiptir. Bazı süperkapasitör uygulamalarında grafen ve indirgenmiş grafen oksit kullanımı görülmektedir [5-9]. Karbon elementinin bal peteği örgülü yapıları olan grafen, iki boyutlu düzlemsel yapıların çok ender örneklerinden biri olarak kabul edilir. Kullandığımız kurşun kalemlerin içindeki grafit, grafen tabakalarının üst üste binmesinden oluşmaktadır. Grafen düşük maliyetli olarak üretme, grafen oksit (GO) kimyasal olarak ve tavlama ile modifiye edilebilir [10,11]. GO ve RGO çeşitli elektronik uygulamalarda, örneğin güneş pili, organik diyot vb. kullanılır, [12-15]. Bu çalışmada GO, Hummers metodu ile hazırlandı. RGO/ZnO ve RGO/TiO 2 hidrotermal yöntemle elde edildi. RGO/ZnO/TiO 2 kompozit malzemesi elde etmek içinse RGO/ZnO ile TiO 2 parçacıkları eşit kütlelerde karıştırıldı ve çalışmada CV ölçümleri 6 M KOH çözeltisi içinde 0,1 V/s tarama hızı ile alındı. 2. MATERYAL VE METOT Grafen oksit (GO), Hummers metodu kullanılarak üretildi [16]. 2 g grafit tozu, buz banyosu içinde bulunan sıcaklığı yaklaşık 3 C de tutulan 20 ml sülfürik aside (H 2 SO 4 ) eklendi. Çözelti koyu gri renkte yoğun bir kıvama gelene kadar 30 dakika manyetik karıştırıcı da karıştırıldı. Daha sonra 8 g potasyum permanganat (KMnO 4 ) ilave edildi. Sonra çözelti 35 C deki su banyosu içerisine bırakıldı ve 1 saat boyunca karıştırıldı. Çözelti 100 ml ultra saf su ile seyreltildi (sülfürik aside su eklendiğinde karışımın sıcaklığı arttığından bu işlem buz banyosu içerisinde ve saf suyu yavaş yavaş ekleyerek gerçekleştirildi). Ekleme sırasında çözeltinin sıcaklık değeri, 40 C ile 60 C arasında değiştiği gözlendi. Saf su ekleme işleminden sonra çözeltinin rengi kahverengine dönüştü ve son olarak çözeltinin sıcaklığı 35 C olarak ölçüldü. Bu aşamada çözelti önceden hazırlanan 95 C deki su banyosuna konularak, burada 15 dakika bekletildi. Çözeltinin sıcaklığı da 95 C ye ulaştığında çözelti 300 ml ultra saf su ile tekrar seyreltildi. Çözeltinin rengi sarıya dönmeye başladı ve çözeltinin sıcaklığı 65 C olarak ölçüldü. Daha sonra karışıma 20 ml %30 luk hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) ilave edilerek artık KMnO 4 in tamamen indirgenmesi sağlandı. Bekleme sonucunda çözeltide çökme gözlendi. Daha sonra çözelti süzgeç kâğıdından süzüldü. Elde edilen çözelti içerisindeki metal iyonlardan kurtulmak için %5 lik hidroklorik asit (HCl) içeren 800 ml lik sulu çözelti ile yıkandı. Süzülen karışımı, içerisindeki asitten kurtarmak için 1 L lik ultra saf su ile tekrar yıkandı. Sonra çözelti tekrar süzüldü. Elde edilen çözeltinin koyu kıvamda (çamurumsu) kahverengi olduğu gözlendi ve sonra çamurumsu kıvamdaki çözelti oda sıcaklığında kurutularak GO elde edildi. RGO/TiO 2 kompozit malzemesi üretilirken kullanılan çözelti için 0,1 M Hummers metoduyla üretilmiş GO e 20 ml saf su ve 10 ml etanol eklendi. Oluşan bu çözelti GO in iyice çözülmesi için ultrasonik banyoda 1 saat bekletildi. Daha sonra bu çözeltiye 0,1 M TiO 2 eklendi ve oluşan bu karışım tekrar 1 saat ultrasonik banyoda bekletildi. TiO 2 (P25) nanoparçacığı Degussa firmasından (Hanau, Germany) alınmıştır. Ardından oluşan çözelti teflon kaba alınıp ağzı hava almayacak şekilde teflon bantla kapatılıp paslanmaz çelik otoklav içerisine yerleştirildi. Otoklav, ısıtıcının içerisine yerleştirildikten sonra ısıtıcının sıcaklığı 150ºC ye ayarlandı ve 3 saat boyunca ısıtıcıda bekletilerek RGO/TiO 2 kompozit malzemesi üretildi. Hidrotermal yöntemle RGO/ZnO kompozit malzemesi üretilirken yine kullanılan çözelti için 0,1 M Hummers metoduyla üretilmiş GO e 20 ml saf su ve 10 ml ethanol eklendi. Oluşan bu çözelti GO in iyice çözülmesi için ultrasonik banyoda 1 saat bekletildi. Daha sonra bu çözeltiye 0,1 M Zn(NO 3 ) 2 6H 2 O eklendi ve oluşan bu karışım tekrar 1 saat ultrasonik banyoda bekletildi. Ardından oluşan çözelti teflon kaba alınıp ağzı hava almayacak şekilde teflon bantla kapatılıp paslanmaz çelik otoklav içerisine yerleştirildi. Otoklav, ısıtıcının içerisine yerleştirildikten sonra ısıtıcının sıcaklığı 150ºC ye ayarlandı ve 3 saat boyunca ısıtıcıda bekletilerek RGO/ZnO kompozit malzemesi üretildi. Üretilen kompozit madde daha sonra behere alınarak kurutuldu. RGO/ZnO/TiO 2 kompozit malzemesi için eşit kütlelerde RGO:ZnO ve TiO 2 parçacıkları alınarak saf suda 3 saat boyunca manyetik karıştırıcıda karıştırılmış ve daha sonra oda sıcaklığında kurutulmuştur. Elektrotlar yapılırken karışımda ağırlıkça %70 oranında RGO/ZnO, %20 oranında grafit tozu, %10 oranında poli tetra florin etilen (PTFE) kullanılmıştır. Hazırlanan karışım 2-butonol damlatılarak macun kıvamına getirilmiştir. Daha sonra elektrot olarak kullanılacak olan nikel foamlar 1 3 cm² ebadında kesildi ve ağırlıkları ölçülmüştür. Elde edilen macun kıvamındaki karışım 221

R(110) A(103) R(101) A(112) A(004) A(200) A(211) R(211) A(105) Siddet (keyfi birim) A(101) A(101) A(004) A(200) ZnO(100) ZnO(002) ZnO(101) A(101) A(200) ÖHÜ Müh. Bilim. Derg. / OHU J. Eng. Sci., 2017, 6(1): 220-225 S. KERLİ nikel foam üzerinde 1 1cm² lik alana sürülmüştür. Hazırlanan bu filmlerin döngüsel voltametri (CV) analizleri 0,1 V/s hızında, 6 M potasyum hidroksit (KOH) çözeltisi içerisine elektrot (kompozit malzemeler), karşıt elektrot olarak platin ve kalomel elektrotu yerleştirilerek incelenmiştir. Numunelerin SEM fotoğrafları Zeiss EVO LS-10 cihazı (Zeiss, Germany) ile XRD ölçümleri içinse Philips X pert PRO marka cihaz (PANalytical, Netherlands) kullanılarak elde edilmiştir. 3. BULGULAR VE TARTIŞMA Nanoparçacıkların ve kompozit malzemelerin kırınım deseni X-ışını difraksiyon (XRD) cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Kullanılan PhilipsX pert PRO marka XRD cihazı, çalışma aralığı 40 kv, 30 ma olarak ayarlanmış ve ölçümler monokromatik CuKα radyasyonu (λ = 0,154056 nm) kullanılarak yapılmıştır. Cihazın ölçüm aralığı 20º den 60º ye, adım aralığı 0,02º artacak ve her bir adımda bekleme süresi 0,5 saniye olacak şekilde ayarlanmıştır. Şekil 1 de; TiO 2 e ait kırınım deseninde anataz ve rutil fazları görülmektedir. Genel olarak bu fazların oranı %75 anataz ve %25 rutil olarak bilinmektedir. Bu indislerin belirlenmesinde PhilipsXpert PRO marka XRD cihazının kütüphanesinde bulunan Anataz için PDF-2 reference code: 00-021-1272, Rutil için PDF- 2 reference code 00-021-1276 adlı dosya dikkate alınmıştır. RGO/TiO 2 kompozit malzemesinin XRD deseninde RGO e ait 20-30 derece arasındaki geniş ve yayvan pikin yanı sıra TiO 2 e ait pikler gözlemlendi. RGO/ZnO kompozit malzemesinde özellikle ZnO e ait (100), (002) ve (101) pikler ve ZnO in hidroksitli yapılarının piklerinin baskın olduğu görülmektedir. RGO/ZnO/TiO 2 kompozit malzemesinin XRD deseninde ise TiO 2 piklerinin baskın olduğu gözlenmektedir. Bunun nedeni kompozitteki TiO 2 oranının kütlece %50 olması nedeniyle piklerinin baskın olması ve diğerlerinin piklerinin daha sönük kalmasıdır. RGO/ZnO/TiO 2 RGO/ZnO RGO/TiO 2 20 30 40 50 60 2 derece) Şekil 1. Numunelerin XRD desenleri Şekil 2 de parçacıkların ve kompozit malzemelerin SEM görüntüleri bulunmaktadır. Şekil 2a da, TiO 2 in nano düzeyde ve 90 nm den küçük olduğu, Şekil 2b de ise RGO:TiO 2 malzemesinde kümelenmelerin olduğu gözlenmektedir. RGO/ZnO (Şekil 2c) kompozit malzemelerin SEM görüntüleri incelendiğinde, RGO yaprakları arasına ZnO parçacıklarının yerleştiği gözlemlenmektedir. RGO/ZnO/TiO 2 (Şekil 2d) malzemesine ait SEM görüntüsünde ise TiO 2 parçacıklarının daha belirgin olduğu görülmektedir. RGO/ZnO kompozit malzemesi üretim sürecinde, Zn +2 öncelikle grafen oksit karboksilat anyonları tarafından tutulmuş ve grafen oksitin yaprakları arasına yerleşmiştir [17]. Bu durum hem ZnO in kümelenmesini hem de RGO in katmanlarının yığılmasını önlemiştir. Elektrotların kapasitans ve empedans eğrileri incelenerek elektrokimyasal özellikleri araştırılmıştır. Şekil 3 te eğriler farklı redoks pik çiftleri olan, südokondansatör özellikleri gösteren grafiklerdir [18]. CV eğrisi altında kalan en küçük alanın TiO 2, en büyük alanın ise RGO/ZnO elektrotuna ait olduğu grafikte görülmektedir. Diğer bir deyişle RGO/ZnO in kapasitif performansı daha iyidir. Bu şekilden de görüldüğü üzere CV eğrisi altında kalan alanlar, ortalama akım değerleriyle ilişkilidir. TiO 2 222

AK lm YOGUNLUGU(mA/cm 2 ) ÖHÜ Müh. Bilim. Derg. / OHU J. Eng. Sci., 2017, 6(1): 220-225 İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT-ÇİNKO OKSİT-TİTANYUM DİOKSİT KOMPOZİT MALZEME ÜRETİMİ VE UYGULAMASI Şekil 2. Numunelerin SEM görüntüleri. a) TiO 2 nanoparçacığı, b) RGO/TiO 2 kompozit malzemesi, c) RGO/ZnO kompozit malzemesi, d) RGO/ZnO/TiO 2 kompozit malzemesi 100 TiO 2 80 60 40 20 RGO/ZnO/TiO 2 RGO/TiO 2 RGO/ZnO 0-20 -40-60 -80-0,6-0,4-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 POTANSiYEL(V) Şekil 3. Elektrotların 0,1 V/s tarama hızında döngüsel voltamogram grafikleri Elektrotların kapasitans değerleri, C=i/v m formülü ile hesaplanmıştır. Bu eşitlikte i ortalama akımı, v tarama hızını ve m nikel köpük üzerine kaplanan kompozit maddenin kütlesini temsil etmektedir. Tablo 1 de RGO in özellikle kapasitans değerine katkısının oldukça büyük olduğu hesaplanmıştır. En büyük kapasitans değerinin RGO/ZnO elektrotuna ait olduğu hesaplamalar sonucu ortaya çıkmıştır. Bunun nedeni ZnO parçacıklarının RGO tabakaları arasına girerek yığılmayı önlediği böylece kapasite için daha büyük spesifik alan sağladığı ve hızlı elektrik iletimi olduğu düşünülmektedir [18-19]. RGO/ZnO/TiO 2 elektrotunda ise karışımda RGO miktarı azaldığından kapasitans değerinde düşme görülmüştür. Elektrotların elektrokimyasal empedans değerlerini gösteren Nyquist grafikleri Şekil 4 te verilmiştir. Nyquist grafikleri, üretilen elektrotların reel ve imajinal empedans değerlerini göstermektedir. Empedans ölçümleri 0,01 Hz ile 100 KHz lik frekans aralığında gerçekleştirilmiştir. Yüksek frekansta, Nyquist grafiğinin reel ekseni (xekseni) kestiği nokta elektrotun eşdeğer seri direncini (ESR) verir. Eşdeğer seri direnç elektrolit sıvısı (KOH), elektrot direnci ve elektrot ile akım taşıyıcı tellerin kontak direncini içerir [20]. Şekil 4 te gösterilen Nyquist 223

Z"( ) ÖHÜ Müh. Bilim. Derg. / OHU J. Eng. Sci., 2017, 6(1): 220-225 S. KERLİ grafiklerinden TiO 2, RGO/TiO 2, RGO/ZnO ve RGO/ZnO/TiO 2 elektrotların ESR değerleri sırayla 0,4, 0,5, 0,5 ve 0,3 Ω civarında ölçülmüştür. Sonuçlar eşdeğer seri dirençlerin (ESR) birbirinden çok farklı olmadığını göstermektedir. Tablo 1. Elektrotların spesifik kapasitans değerleri Numune Ortalama Tarama Kapasitans Kütle (g) akım (ma) hızı (mv/s) (F/g) TiO 2 4,243 0,0129 100 3,29 RGO:TiO 2 22,125 0,0113 100 19,58 RGO:ZnO 24,396 0,0101 100 24,15 RGO:ZnO:TiO 2 18,955 0,0132 100 14,36 70 60 50 TiO 2 RGO:ZnO RGO:ZnO:TiO 2 RGO:TiO 2 40 30 20 10 0-5 0 5 10 15 20 25 30 Z'( ) Şekil 4. Elektrotların Nyquist empedans spektrumları 4. SONUÇLAR Çalışmamızda Hummers metodu ile GO üretilmiştir. Bu GO kullanılarak hidrotermal yöntemle RGO/ZnO ve RGO/TiO 2 elde edilmiştir. Elde edilen RGO/ZnO ile TiO 2 eşit kütlelerde karıştırılarak RGO/ZnO/TiO 2 malzemesi üretilmiştir. Bu numunelerin XRD ve SEM sonuçları incelenmiştir. TiO 2, RGO/TiO 2, RGO/ZnO ve RGO/ZnO/TiO 2 kompozit malzemeleri kullanılarak süperkapasitör uygulamaları için elektrotlar yapılmış ve incelenmiştir. Hidrotermal yöntemle 150 C de üretilen kompozit malzemelerin XRD sonuçları incelendiğinde, RGO/ZnO kompozit malzemesinde çinko oksit yapısı ve çinkonun hidroksitli yapıları görülmüştür. RGO pikinin belirgin olmadığı gözlenmiştir. Bunun nedeni, RGO in pik şiddetinin diğer yapıların pik şiddetlerine göreceli büyüklüğünden kaynaklandığı düşünülmektedir. RGO/TiO 2 e ise genel olarak TiO 2 pikleri, RGO/ZnO ve TiO 2 malzemeleri karışımda kütlece 1:1 oranında olduğundan, pik şiddetlerinde TiO 2 in bazı fazları görülmektedir. RGO/ZnO kompozit malzemesinin SEM görüntülerinde, ZnO parçacıklarının grafen tabakaları arasına yerleştiği görülmüş ve RGO/ZnO/TiO 2 kompozit maddesinde TiO 2 in yoğunluğu dikkati çekmektedir. Elektrotların CV analizleri incelendiğinde, 0,1 V/s tarama hızında döngüsel voltagram ölçümü sonucu en büyük kapasitans değerinin RGO/ZnO elektrotunun sahip olduğu bulunmuştur. TEŞEKKÜR Bu çalışma Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri birimi tarafından desteklenmiştir (Proje No: BAP-2014/4-32M). 224

ÖHÜ Müh. Bilim. Derg. / OHU J. Eng. Sci., 2017, 6(1): 220-225 İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT-ÇİNKO OKSİT-TİTANYUM DİOKSİT KOMPOZİT MALZEME ÜRETİMİ VE UYGULAMASI KAYNAKLAR [1] GARCIA-GOMEZ, A., MORENO-FERNANDEZ, G., LOBATO B., CENTENO T.A., Constant Capacitance in Nanopores of Carbon Monoliths, Phys. Chem. Chem. Phys. 17 15687-15690, 2015. [2] GUANG FENG, SONG LI, VOLKER PRESSER AND PETER T. CUMMINGS, Molecular Insights into Carbon Supercapacitors Based on Room-Temperature Ionic Liquids. J. Phys. Chem. Lett, 4 (19), pp 3367 3376, 2013. [3] AKGÜL Ö., İndirgenmiş Grafen Oksit/Çinko Oksit Kompozit Madde Sentezi ve Süperkapasitör Uygulaması. Yüksek Lisans Tezi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Kahramanmaraş. 59s, 2015. [4] TANRIVERDİ A., Hidrotermal Yöntemle Üretilen İndirgenmiş Grafen Oksit/Bor Katkılı ZnO Kompozit Maddesinin Süper Kondansatör Performansı. Doktora Tezi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Kahramanmaraş. 79s., 2015. [5] ROBAT SARPOUSHI, M., REZA BORHANI, M., NASIBI, M., EGHDAMI, B.,. KAZEROONI, H, Graphene Nanosheets as Electrode Materials for Supercapacitors in Alkaline and Salt Electrolytes. Materials Science in Semiconductor Processing, Volume 31, Pages 195 199, 2015. [6] ZHANJUN HE,YABO ZHU, Reduced Graphene Oxide-Cuprous Oxide Hybrid Nanopowders: Solvothermal Synthesis and Electrochemical Performance. Materials Science in Semiconductor Processing 27 1013 1019, 2014. [7] KIM, J., KIM, S., Surface-Modified Reduced Graphene Oxide Electrodes For Capacitors by İonic Liquids and Their Electrochemical Properties. Applied Surface Science 295 31 37, 2014. [8] ZHANG, H., XIAOJUN LV, LI, Y., WANG Y., LI, J., P25-Graphene Composite as a High Performance Photocatalyst. ACS Nano, 4 (1), pp 380 386, 2010. [9] PENG, G.,. ELLIS J. E., XU, G., XU, X., STAR, A., In Situ Grown TiO 2 Nanospindles Facilitate the Formation of Holey Reduced Graphene Oxide by Photodegradation. ACS Applied Materials & Interfaces 8 (11), 7403-7410, 2016. [10] JUN WANG, S., GENG, Y., ZHENG, Q., KIM, J., Fabrication of Highly Conducting And Transparent Graphene Films. Carbon Volume 48, Issue 6, Pages 1815 1823, 2010. [11] ZHOU, X., HUANG, X., QI, X., WU, S., XUE, C., BOEY, F. Y. C., YAN, Q., CHEN, P., ZHANG, H., In Situ Synthesis of Metal Nanoparticles on Single-Layer Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide Surfaces. J. Phys. Chem. C 113 10842 10846, 2009. [12] SUN, T., WANG Z. L., SHI, Z. J., RAN, G. Z., XU, W. J., WANG, Z. Y., LI, Y. Z., DAI L., QİN, G. G., Multilayered graphene used as anode of organic light emitting devices. Appl. Phys. Lett. 96 133301, 2010. [13] PARK, H., ROWEHL, J. A., KANG, KIM, K., BULOVIC, V., KONG, J., Doped Graphene Electrodes for Organic Solar Cells. Nanotechnology 21 505204 (6pp), 2010. [14] XU, Y., LONG, G., HUANG, L., HUANG, Y.,. WAN, X., MA, Y., CHEN, Y., Polymer Photovoltaic Devices with Transparent Graphene Electrodes Produced by Spin-Casting. Carbon 48 3293 3311, 2010. [15] YIN, Z., SUN, S., SALIM, T., WU, S., HUANG, X., HE, Q., MING LAM, Y., ZHANG, H., Organic Photovoltaic Devices Using Highly Flexible Reduced Graphene Oxide Films as Transparent Electrodes. ACS Nano 4 5263 5268, 2010. [16] WILLIAM S., HUMMERS JR., RICHARD E. OFFEMAN, Preparation of Graphitic Oxide. J. Am. Chem. Soc., 80 (6), pp 1339 1339, 1958. [17] PENG, Y., JI, J., CHEN, D., Ultrasound Assisted Synthesis of ZnO/Reduced Graphene Oxidecomposites with Enhanced Photocatalytic Activity Andanti-Photocorrosion. Applied Surface Science 356: 762 768, 2015. [18] FANG, L., ZHANG, B., LI, W., ZHANG, J., HUANG, K., ZHANG, Q., Fabrication of Highly Dispersed ZnO Nanoparticles Embedded in Graphene Nanosheets for High Performance Supercapacitors. Electrochimica Acta 148: 164 169, 2014. [19] IAN Y.Y. BU, HUANG, R., One-Pot Synthesis of Zno/Reduced Graphene Oxide Nanocomposite for supercapacitor Applications. Materials Science in Semiconductor Processing, 31 131 138, 2015. [20] ZHANG J., KONG, L.B., CAI, J.J., LUO, Y.C., KANG, L., Nanoflake-like Cobalt Hydroxide/Ordered Mesoporous Carbon Composite for Electrochemical Capacitors, J. Solid State Electrochem., 14 2065-2075, 2010. 225