Fabrication of Graphene Oxide and Graphene Foams for Li-ion Batteries
Li-iyon Bataryalar İçin Grafen Oksit ve Grafen Köpüklerin Üretimi
- Tez No: 614910
- Danışmanlar: Prof. Dr. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde grafen destekli malzemeler, ayarlanabilir yüzeylere sahip olmaları, kimyasal stabilizeleri, mekanik dirençlere dayanıklı olma gibi özelliklerinden dolayı umut vadeden malzemeler olarak bilinmektedir. Bu gibi özelliklerinin yanında grafen destekli malzemelerin üretim tekniklerinin geniş ve düşük maliyetli olması bu malzemelerinin kullanım alanlarının genişletilmesinde etkilidir. Bu yüksek lisans projesinde grafenin lityum iyon bataryalarına olan katkısı amaçlanmaktadır. Projede kimyasal buhar yöntemi kullanılarak biriktirilen grafen oksit süspansiyonlarının hidrotermal reaksiyonlar ile indirgenmesiyle elde edilen çoklu bir sentez metotluyla üretilen grafen ve grafen oksit detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Bu metot ile üretilen grafen çok türevlerine göre çok daha yüksek bir kapasiteye sahiptir. Bu özelliğinin yanında türevlerine göre daha hafiftir. Daha da önemlisi bu teknik ile sentezlenen grafen oksitler diğer yöntemlere göre üretilen grafen oksitlere; indirgenme sıcaklığı (95°C) yönünden kıyaslandığında çok daha düşük bir sıcaklık ile indirgenmenin tamamlandığı gözlenmiş olup, farklı hidrasyon süreleriyle (4, 8, ve 24 sa.) birlikte farklı miktardaki indirgenme reaksiyonlarındaki ajanların (0, 50, 120 ve 200 μL) etkilerinin malzemeye olan etkileri de incelenmiştir. Öte yandan elde edilen sonuçlarda askorbik asit ile indirgenmiş olan malzemenin mekanik mukavemet ve yeniden kullanımda en üstün performansa sahip olduğunu ancak orta derecede elektriksel iletkenliğe (9.4 S/m) sahip olduğunu, oysa HI ile elde edilen numune en yüksek elektriksel iletkenliğine (12.1 S/m) sahip olduğunu ve askorbik asitin malzeme için en iyi elektriksel iletkenliğe sahip olmasındaki önemini açıklamıştır.
Özet (Çeviri)
Graphene based materials are very promising owing to their fascinating characteristics such as extremely tunable surfaces, outstanding electrical conductance, good chemical stability and outstanding mechanical performance for energy storage applications. This project summarizes recent developments on 3D graphene network electrodes for Li-ion battery applications. A foam-like graphene material can be prepared by chemical vapor deposition and hydrothermal reduction of graphene oxide suspensions. The graphene foam has a much higher capacity than conventional graphite anode, and it possesses better rate capability as compared to powder like graphene active materials. A new super-light graphene aerogel (GA) was effectively synthesized with a high electrical technique using a low cost and accessible method. More importantly, our synthesis approach compared to the common graphene oxide (GO) reduction temperature (180 °C) involves low temperature (95°C) where the promising GO reduced with different reducing agents is achieved through freezing. In this work, we systematically investigate the effects of various reducing agents including ammonia, hydro-iodic acid, and ascorbic acid at different hydrothermal reaction time (4, 8, 24 hours) and reducing agent dosages (0, 50, 120, 200 μL) on the formation of foam, electrical conductivity, and morphology of GA. The results reveal that graphene aerogel reduced by ascorbic acid possesses the most outstanding performance on mechanical strength and reutilization but has moderate electrical conductivity (9.4 S/m). Whereas, the sample obtained with HI exhibits the highest electrical conductivity (12.1 S/m). However, this sample reveals poor mechanical strength. The graphene aerogel reduced by ammonia is very sensitive to the reaction time and temperature and has moderate mechanical strength and the lowest electrical conductivity (7.5 S/m). Therefore, ascorbic acid is a very promising reducing agent for the hydrothermal process as the resulted graphene aerogel had good electrical conductivity and great mechanical strength.
Benzer Tezler
- Süper kapasitörler için bağlayıcısız nikel içeren grafen köpük elektrotunun tek adımda hazırlanması
One-step preparation of binder-free nickel containinggraphene foam electrode for supercapacitors
AZIZ AHMAD KARIMI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERAFETTİN DEMİÇ
DOÇ. DR. BURAK GÜLTEKİN
- Design and manufacturing of dimensionally controlled graphene based hybrid structures by core-shell electrospinning for energy storage systems
Enerji depolama sistemleri için çekirdek-kabuk yapılı elektrodokuma yöntemi ile boyutsal kontrollü grafen tabanlı hibrit yapıların tasarımı ve üretimi
LEILA HAGHIGHI POUDEH
Doktora
İngilizce
2018
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Synthesis of graphene aerogel and its applications
Grafen aerojel sentezlenmesi ve uygulamaları
ECEM ÇELİK
- Polianilin ve polidopamin kopolimerlerinin sentezi, PbI2 ile doplanması ve spektroskopik incelenmesi
Synthesis of polyaniline and polydopamine copolymers, doping with PbI2 and spectroscopic investigation
MERVE HERCAN MAMMAD
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiSakarya ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GÜLFEN
- Analyzing various parameters on supercapacitor performance
Süperkapasitör performansında çeşitli parametrelerin analizi
ÖZLEM BUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
EnerjiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATIF KOCA