Polen içerikli nanoyapılı malzeme üretimi ve süperkapasitör elektrot tasarımı

Karbon içeren malzemeler kataliz, sensör, enerji ve çevre gibi birçok teknolojik alanda kullanımı ile dikkat çekmektedir. Özellikle yüksek yüzey alanı, iyi iletkenliği ve gözenekli yapısı nedeniyle aktif gözenekli karbonlar çift katmanlı süperkapasitörlerin üretiminde öne çıkmaktadır. Bu nedenle bu tez kapsamında, öncelikle ucuz ve kolay olarak temin edilebilmesi, ayrıca çevre dostu ve yeşil mutabakata uygun tekniklerle karbon kaynağına dönüştürülebilmesi açısından, çam polenleri nanoyapılı ve mezogözenekli karbon malzemeleri üretmek amacıyla kullanılmıştır. Çam ağaçlarından elde edilen polenler, ilk olarak hidrotermal yöntemle saf suda ön karbonizasyona tabii tutulmuştur. Daha sonra farklı oranlarda KOH ve CuCl2 ile aktive edilip, ardından 900 C de ısıl işlem yapılarak nano yapılı gözenekli karbonlar elde edilmiştir. Elde edilen malzemenin yüzey yapısı ve morfolojisi SEM, Raman ve BET teknikleri ile incelenmiştir. Maksimum yüzey alan KOH ile 1:2 oranda (polen: aktivasyon oranı) aktivasyonu yapılmış malzeme için, 2030m2/g olarak elde edilirken, CuCl2 ile 1:5 oranda aktivasyonu yapılmış malzemede 737 m2/g olarak elde edilmiştir. KOH ile aktivasyonu yapılmış malzeme yüzey alanı yüksek olmasına rağemen, karbonizasyon sonrası polen yapısı bozulmuştur. Fakat CuCl2 ile aktivasyonun yapılmış numunede polen çapı önemli ölçüde küçülürken, kısmen morfolojinin korunduğu belirlenmiştir. Polen aracılığı ile üretilmiş mezo-gözenekli bu yapılar süperkapasitör elektrodu oluşturmada, elektrot aktif malzemesi olarak kullanılarak elektrokimyasal performansları test edilmiştir. 1:1 oranda KOH ile aktivasyon yapılmış poroz karbon içeren süperkapasitör elektrodun, maksimum spesifik kapasitansının 157 F/g olarak elde edilirken, 1:5 oranda CuCl2 ile aktive edilmiş poroz karbon içerikli elektrot için spesifik kapasitans 131,5 F/g bulunmuştur. Ayrıca çevre uygulamalarına yönelik olarak, bu malzemelerin adsorpsiyon özellikleri belirlenerek, sulu ortamdaki metal iyonlarnın gideriminde kullanımı araştırılmıştır.