Metal katkılı karbon aerojel üretimi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

Bulunduğumuz çağda teknoloji ve sanayinin hızla ilerlemesi enerjiyi depolamaya olan gereksinimi de arttırmaktadır. Bu nedenle oldukça güvenli ve çevre dostu elektrik enerjisi depolama aygıtı olmaları nedeniyle elektrokimyasal kapasitörlere olan ilgi büyümektedir. Karbon aerojeller (KA) yüksek gözeneklilik, düşük elektriksel özdirenç, kontrol edilebilir gözenek yapısı, yüksek yüzey alanı, iyi elektriksel iletkenlik, termal ve mekanik özellikleri gibi cazip özelliklerinden dolayı süperkapasitör elektrot malzemeleri uygulamaları için aday gösterilmektedir.Bu çalışmada KA'nın yapısal ve elektrokimyasal özelliklerine metal katkısının etkisini incelemek için tüm değişkenler sabit tutularak KA üretilmiştir. KA'ya Ni, Co, Cr ve Zn metallerinin tuzları kullanılarak değişik molar oranlarda metal katkıları yapılmıştır.Sentezlenen ve herhangi bir metal katkısı olmayan KA'nın FTIR spektrumu ticari KA'nın FTIR spektrumu ile karşılaştırılmış ve oldukça benzer oldukları görülmüştür. Buradan KA üretiminde başarılı olunduğu sonucu çıkarılmıştır. Metal katkısının KA yapısına etkisini incelemek amacı ile metal katkılı KA'ların FTIR spektrumları alınmış ve metal katkılarının KA yapısına etki ettiği sonucuna varılmıştır. Ayrıca her metal grubunun FTIR spektrumu kendi içinde uyum göstermektedir.Yapılan metal katkılarının KA'nın BET yüzey alanına doğrusal bir etki yapmadığı görülmüştür. Yapılan metal katkılarının BET yüzey alanına etkisi incelendiğinde en belirgin artış Ni katkısı (0,7 mmol/L) ile sağlanmıştır. Zn ve Cr metallerinin de BET yüzey alanı artışında oldukça etkili olduğu görülmektedir. Ancak Co metali incelendiğinde BET yüzey alanını arttırma yönünde bir etkisi bulunmadığı görülmektedir. En yüksek BET yüzey alanı 0,7 mmol/L Ni katkısı yapılan KA için 481 m2/g olarak elde edilmiştir.Metal katkısı yapılan KA'ların kapasitans değerlerinin BET yüzey alanı değerleri ile birebir ilişkili olmadığı ancak benzer bir çizgide hareket ettikleri görülmüştür. En yüksek kapasitans değeri 5 mV/s tarama hızı ve + 1,2 - ?1,2 potansiyel aralıkta 0,3 mmol/L Ni katkısı yapılan KA için 44,6 F/g olarak elde edilmiştir.