Hidrotermal yöntemle TiO2 içerikli nanoyapılı malzemelerin sentezi ve multifonksiyonel kullanımlarının araştırılması

Son zamanlarda, birçok ülkenin öncelikli araştırma konuları arasında, alternatif enerji kaynakları ve sistemleri üzerine araştırma ve geliştirme faaliyetleri yer almaktadır. Süperkapasitörler bu enerji ihtiyacını karşılayacak umut vaat eden yeni alanlardan biridir. Özellikle metal oksitler bu alanda oldukça ilgi çekicidir. TiO2 toksik olmayan ve birçok uygulaması bulunan eşsiz bir yarı iletkendir. Polen mikrokapsülleri üzerinde elde edilecek 3 boyutlu TiO2 metal oksit nanoyapılar ve bunların Ni ile katkılanmış olanları, bu tez kapsamında hidrotermal olarak üretilmiştir. Üretilen yapıların hem enerji teknolojileri alanında hem de fotokatalitik uygulamalarda kullanımı araştırılmıştır. İlk olarak Pistacia poleninden asidoliz yöntemi ile sporopolen ekzin kapsülleri (SEK) elde edilmiştir. Ardından, elektrot aktif malzemesi olarak kullanılmak üzere, SEK' ler TiO2, ve Ni-TiO2 ile hidrotermal yöntemle kaplanarak, içi boş 3 boyutlu küresel tozlar elde edilmiştir. Bu malzemeler süperkapasitör elektrodu olarak tasarlamıştır. Ayrıca hidrotermal yöntem kullanılarak, Ni foam üzerinde üç boyutlu polen içerikli elektrotlarında üretimi de sağlanmıştır. Ni foam üzerinde büyütülen yapılar, hiç bir organik bağlayıcı ve iletkenlik artırıcıya gerek olmadan doğrudan elektrot olarak kullanıma izin verirken, ayrıca elektrokimyasal performanslarının toz elektrotlara göre çok daha iyi olduğu belirlenmiştir. Özellikle, TiSEK/NF-430 elektrot, 5 A/g sabit akımda 311.15 F/g' lık, Ni1TiSEK/NF-430 ise 20 A/g sabit akımda 733 F/g' lık maksimum spesifik kapasitans göstermiştir. Ayrıca -0.2 V ile +1.5 V potansiyel penceresinde, 20.000 dolma-boşalma çevrimi yapan, TiSEK/NF-430//AC asimetrik süperkapasitör aygıt tasarımı yapılmıştır. Fotokatalitik çalışmalarda, TiSEK' ler görünür ışık altında aktif değilken, UV altında foto aktif olduğu belirlenmiştir. Ni katkılanma ile birlikte, NiTiSEK' ler hem UV hem de görünür ışık altında foto aktif özellikte olduğu bulunmuştur. Anahtar Keelimeler:metal oksit; süperkapasitör; sporopolen; nanoyapı; fotokataliz