Quantum chemical modeling of layered carbon materials in biphenylene and polymer networks for environmental applications
Çevresel uygulamalar için bifenilen ve polimer ağlarındaki katmanlı karbon malzemelerin kuantum kimyasal modellenmesi
- Tez No: 972487
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ VELİ ONGUN ÖZÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: 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
Artan çevresel sorunlar; sürdürülebilir enerji üretimi, sera gazı emisyonlarının azaltılması ve kirletici gazların giderilmesi gibi alanlarda yeni nesil, çevre dostu malzemelerin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu tez çalışmasında, karbon temelli iki farklı yapı olan bifenilen ve P3HT malzemeleri, çevresel uygulamalardaki potansiyelleri bakımından kuantum kimyasal modelleme yöntemleri ile kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Hesaplamalar, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (YFT) temelinde gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, bifenilen yapılarında çeşitli boşluk kusurları oluşturularak H2, O2, N2, CO2, CO ve CH4 gaz moleküllerinin bifenilen yüzeyleriyle etkileşimleri ve adsorpsiyon davranışları detaylı olarak analiz edilmiştir. İkinci aşamada, P3HT polimerine halojen (F, Cl) ve alkali metal (Li, Na, K) atomları katkılanarak oluşan sistemlerin yapısal, elektronik ve yük transferi özellikleri incelenmiştir. Son olarak, hem katkılanmamış hem de katkılanmış P3HT–bifenilen heteroyapıları, bant yapıları ve yük aktarım mekanizmaları açısından değerlendirilerek, çevresel işlevsellik açısından taşıdıkları potansiyel ortaya konmuştur. Elde edilen bulgular, söz konusu yapıların gaz algılama, gaz filtreleme, esnek elektronikler ve enerji dönüşüm sistemleri gibi uygulamalarda kullanılabilirliğine dair önemli öngörüler sunmaktadır. Bu bağlamda, çalışma, karbon bazlı iki boyutlu malzemeler ile konjuge polimerlerin çevresel teknolojilere entegrasyonuna yönelik temel düzeyde katkılar sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Increasing environmental problems necessitate the development of new generation, environmentally friendly materials in areas such as sustainable energy production, reduction of greenhouse gas emissions and removal of pollutant gases. In this thesis, biphenylene and P3HT materials, two different carbon-based structures, have been extensively investigated by quantum chemical modeling methods in terms of their potential in environmental applications. The calculations were carried out on the basis of Density Functional Theory (DFT). In the first stage of the study, the interactions and adsorption behaviors of H2, O2, N2, CO2, CO and, CH4 gas molecules with the surface were analyzed in detail by creating various vacancy defects in biphenylene structures. In the second stage, the structural, electronic and charge transfer properties of the systems formed by doping halogen (F, Cl) and alkali metal (Li, Na, K) atoms into P3HT polymer were investigated. Finally, both undoped and doped P3HT-biphenylene heterostructures were evaluated in terms of their band structures and charge transfer mechanisms, revealing their potential for environmental functionalization. The findings provide important insights into the usability of these structures in applications such as gas sensing, gas filtration, flexible electronics and energy conversion systems. In this context, the study provides fundamental contributions towards the integration of carbon-based two-dimensional materials and conjugated polymers into environmental technologies.
Benzer Tezler
- Hedefli kanser tedavisine yönelik kil katkılı nanopartikül üretimi ve modellenmesi
Production and modeling of clay additive nanoparticle for targeted cancer treatment
DENİZ KARATAŞ
Doktora
Türkçe
2017
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SABRİ ÇELİK
DOÇ. DR. ADEM TEKİN
- Theoretical modeling and experimental characterization of erbium-based hydroxyapatites doped with different elements and quantum chemical study of some basic organic compounds
Farklı elementlerle katkılanmış erbiyum esaslı hidroksiapatitlerin teorik modellenmesi ve deneysel karakterizasyonu ve bazı temel organik bileşiklerin kuantum kimyasal çalışması
LANA OMAR AHMED AHMED
Doktora
İngilizce
2023
Bilim ve TeknolojiFırat ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PROF. DR. NİYAZİ BULUT
- İmidazol-4-karboksaldehit türevi schiff bazlarının geçiş metal komplekslerinin sentezi, karakterizasyonu ve kuvantum kimyasal metotlarla modellenmesi
Synthesis, characterization, thermal, and spectroscopic properties and quantum chemical modeling of transition metal complexes of imidazole-4-carboxaldehyde based schiff bases
SERKAN DEMİR
- Quantum chemical investigation of methanol decomposition on copper embedded boron nitride to be used in a fuel cell
Yakıt hücresinde kullanılmak üzere bakır katkılı bor nitrür üzerinde metanol dekompozisyonunun kuantum kimyasal incelenmesi
GÖKBERK ÇELİKEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT OLUŞ ÖZBEK
- Bazı ilaç türevlerinin kuantum kimyasal ve qsar çalışmaları
Quantum chemical and qsar studies of some drug derivatives
FATMA MASOUD SALEM ALDIBASHI
Doktora
Türkçe
2020
KimyaKastamonu ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA KANDEMİRLİ