S. officinalis ekstraktı ile yeşil hidrotermal sentezlenen nanokompozitlerin manyetik ve süperkapasitör özelliklerinin araştırılması

Son yıllarda dünyada, enerji kıtlığı ve küresel ısınmanın meydana gelmesi yeşil enerji depolama cihazları olarak süperkapasitörlere olan ihtiyacı arttırmıştır. Bu nedenle, toplumun ihtiyaçlarını karşılamak için yüksek enerji yoğunluğuna sahip, düşük maliyetli yeni süperkapasitörler geliştirilmelidir. Süperkapasitör türü olan psödokapasitörlerin Faradaik redoks reaksiyonları, genellikle metal iyonlarının birden fazla değerlik durumuna sahip olduğu metal oksitlerde gerçekleştirilmektedir. Geçiş metal oksit psödokapasitörler, değişken oksidasyon adımları nedeniyle yüksek enerji yoğunluğuna, yüksek özgül kapasitansa, üstün özgül enerjiye ve büyük yük transfer reaksiyon özelliklerine sahiptir ve bu da onları yüksek performanslı süperkapasitörler için benzersiz adaylar haline getirmektedir. Son zamanlarda, psödokapasitör uygulamaları için geçiş metal oksit bazlı malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi için birçok çalışma yürütülmektedir. Bu tez çalışmasında teorik psödokapasitör özelliği yüksek, NiO'in elektrokimyasal özelliklerini geliştirmek için, Fe3O4, Co3O4, CuO ve ZnO geçiş metal oksitleri ile Salvia officinalis (S. officinalis) bitki ekstrakt aracılı hidrotermal yöntem kullanılarak nanokompozitler sentezlendi. Sentez, 120°C, 12 s (HT-I) ve 180°C, 24 s (HT-II) olmak üzere iki farklı çalışma şartlarında gerçekleştirildi. Sentezlenen nanokompozitlerin yapısal karakterizasyonu Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Toz X-Işını Kırınımı (PXRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDX) yöntemleri kullanılarak karakterize edildi. Nanobileşiklerin X- ışını kırınımından elde edilen tam genişlik yarı maksimum (FWHM) değerleri ile kristalit boyutu hesaplamasında Scherrer ve Williamson-Hall (W-H) formülleri kullanıldı. Ek olarak mikro gerinim, gerilim ve enerji yoğunluğu, W-H modelleri olan düzgün deformasyon model (UDM), düzgün gerilme (stress) deformasyon model (USDM) ve düzgün deformasyon enerji yoğunluğu model (UDEDM) ile analiz edildi. Manyetik ve elektrokimyasal davranışları Titreşimli Numune Manyetometresi (VSM) ve Dönüşümlü Voltametri (CV) analizleri kullanılarak aydınlatıldı. HT-II yöntemi ile sentezlenen nanokompozitlerin HT-I yöntemine kıyasla çok daha küçük partikül boyutlu ve homojen yüzey morfolojisine sahip olduğu belirlendi. Yapılan VSM ve CV analiz sonuçlarına göre NiO NP ve NiO/Fe3O4, NiO/Co3O4, NiO/CuO, NiO/ZnO nanokompozitlerin hem doygunluk manyetizasyonunda hem de spesifik kapasitans değerlerinde önemli artış tespit edildi.