Süperkapasitör ve kataliz uygulamaları için koordinasyon polimerleri kullanılarak ikili metal oksitlerin hazırlanması

Taşınabilir elektroniklerin ve elektrikli araçların yaygınlaşmasıyla elektrik enerjisinin depolanması daha önemli hale gelmiştir. Süperkapasitörler elektrokimyasal olarak elektrik enerjisi depolayabilen cihazlardır. Redoks aktif metal iyonu içeren geçiş metallerinin oksitleriyle yüksek enerji yoğunluğuna sahip süperkapasitörler hazırlanabilmektedir. Bu tez çalışmasında yeni iki farklı metal iyonu içeren koordinasyon polimerlerinden metal oksitler hazırlanmış karakterize edilmiş ve elektrokimyasal özellikleri detaylı olarak araştırılmıştır. Tez kapsamında ilk aşamada {K2[Cu(pydc)2]·3H2O}n (pydc = piridin-2,3-dikarboksilat) ve Co(Ace)2.4H2O veya Ni(Ace)2.4H2O (Ace = asetat) kullanarak oda sıcaklığında, hidrotermal, mikrodalga ve ultrasonik sentez yöntemleriyle çeşitli morfolojilerde ve formüllerde iki farklı metal iyonu içeren koordinasyon polimerleri sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Koordinasyon polimerleri 400 °C'de durgun hava atmosferinde kalsine edilerek iki farklı metal iyonu içeren metal oksitler hazırlanmıştır. Metal oksitlerin çeşitli bileşimlerde ve morfolojilerdeki CuCo2O4/CuO ve NiO/CuO kompozitleri olduğu belirlenmiştir. Metal oksitlerin süperkapasitör özellikleri elektrokimyasal yöntemlerle araştırılmıştır. Döngüsel voltametri testleriyle ikili metal oksitlerinde gerçekleşen redoks reaksiyonlarının tersinirliğinin yüksek olduğu görülmüştür. Metal oksitlerin spesifik kapasitans değerleri deşarj eğrilerinden edinilen bilgiyle hesaplanmıştır. Buna göre CoCuOx'ler arasında en yüksek kapasitans değerine hidrotermal (HT) yöntemle hazırlanan CoCuOx-HT ile 629 F/g değerine ulaşılmıştır. Benzer şekilde NiCuOx-HT 367 F/g ile NiCuOx'ler arasında en yüksek kapasitansa ulaşan metal oksit olmuştur. Döngü kararlılığında ise 10 A/g'da 3000 döngü sonrasında en kararlı metal oksit %79 kararlılıkla mikrodalga (MW) yöntemiyle hazırlanan CoCuOx-MW iken NiCuOx'ler içinde ise %99 kararlılıkla NiCuOx-RTP olarak belirlenmiştir. Aktif karbon ile CoCuOx-HT kullanılarak asimetrik cihaz tasarlanmış ve cihazın kapasitansı 1 A/g'de 36,11 F/g ile gerçekleşirken güç yoğunluğu 38,87 kW/kg, enerji yoğunluğu 42,65 Wh/kg olduğu belirlenmiştir. Endüstriyel ve zirai atık sularda bulunabilen nitrofenol ve türevleri organik bir kirletici olduğu kabul edilmekte ve arıtımı oldukça maliyetli olduğu bilinmektedir. Nitrofenoller NaBH4 varlığındaki metal oksit nanokatalizörler ile indirgenerek ilaç ve çeşitli yeni bileşiklerin başlangıç maddesi olan aminofenollere dönüştürülebilmektedir. Tez kapsamında hazırlanan metal oksitler nitrofenollerin aminofenollere dönüşüm reaksiyondaki katalitik aktivitesi araştırılmıştır. UV-VİS spektrofotometresiyle takip edilen reaksiyonda, katalitör olarak oda sıcaklığında PVP ile hazırlanan NiCuOx-RTP kullanıldığında reaksiyon %100 dönüşümle gerçekleşmiş ve katalitik reaksiyona ilişkin hız sabitinin 1,3963 dk-1 olduğu belirlenmiştir.