Sıralı çift geçiş metali Ti2NbAlC2 MAX fazının sentezi ve Ti2NbC2Tx MXene’nin süperkapasitör özelliklerinin araştırılması

Bu doktora tezi, MAX fazlarının sentezi, yapısal karakterizasyonu ve bunlardan türetilen MXene malzemelerinin üretimine odaklanmaktadır. Bu kapsamda, düzenli Ti₂NbAlC₂ MAX fazı yüksek sıcaklıkta katı hal reaksiyonu ile sentezlenmiş, ardından kimyasal aşındırma yöntemiyle çok katmanlı ve az katmanlı Ti₂NbC₂Tₓ MXene yapıları elde edilmiştir. Elde edilen malzemeler X-ışını kırınımı (XRD), taramalı ve geçirimli elektron mikroskobu (SEM/TEM) ve Raman spektroskopisi ile karakterize edilmiştir. MXene elektrotların elektrokimyasal performansı döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleriyle incelenmiştir. Ti₂NbC₂Tₓ MXene, 0,5 A g⁻¹ akım yoğunluğunda Na₂SO₄ ve H₂SO₄ elektrolitlerinde sırasıyla 322 ve 642 F g⁻¹ özgül kapasite göstermiş, 10,000 döngü sonunda kapasitesinin %95 ve %100’ünü korumuştur. Ayrıca, Ti₂NbC₂Tₓ MXene ve aktif karbon kullanılarak hazırlanan asimetrik süperkapasitörler, PVA-Na ve PVA-H jel elektrolitlerinde sırasıyla 31,1 ve 34,0 W h kg⁻¹ enerji yoğunluğuna ulaşmıştır. Sonuçlar, kontrollü MAX fazı sentezinin MXene kalitesi ve elektrokimyasal performans üzerinde belirleyici olduğunu ve Ti₂NbC₂Tₓ MXene’in yeni nesil enerji depolama sistemleri için umut verici bir elektrot malzemesi olduğunu göstermektedir.