Synthesis of vertically aligned cnt arrays using liquid based precursors and their functionalization by conjugated polymers

Bu çalışmanın ilk bölümünde, yüksek kaliteli yüzeye dik karbon nanotüp sentezi yeni bir yöntem olan solusyon bazlı katalizör prekürsörlerle alkol ile catalize edilmiş kimyasal buhar çöktürme metodu kullanılarak gerçektirilmiştir. Bu amaçla, solusyon bazlı farklı yöntemler geliştirilmesi ? - Fe(NO3)3.9H2O karışımlarından başlayarak katalizör prekürsörlerinin alüminyum ve demir nitrat su bazlı solüsyonlarının karışımlarının hazırlanmasını kapsar. Bu solusyonların ayrı bir şekilde kat kat Si(100) alt taşı üzerine uygulanması, yüksek kaliteli ve yoğunluğu fazla yüzeye dik karbon nanotüp senteziyle sonuçlanmıştır. Metal nitrat prekürsör solüsyonlarının konsantrasyonunu değiştirerek, yüzeye dik karbon nanotüplerin yoğunluğunun ve kalitesinin katalizör katmanlarına bağlılığı araştırılmış, su damlasıyla kontak açısı ölçme yöntemiyle karakterizasyonu yapılmıştır. Yoğunluğu daha fazla olan yüzeye dik karbon nanotüplerin yüksek kontak açısı değerleri verdigi belirlenmiştir. Ayrıca karakterizasyonda Geçişli Elektron Mikroskopu (TEM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Elektron Enerji Dağılım X-ışını (EDX) ve Raman spektroskopisi kullanılmıştır. Bazı numunerlerin super-hidrofobik oldukları hatta yarım saat sonra bile suya karşı bu özelliklerini korudukları saptanmıştır. Bunların sonucunda, en fazla yoğunlukta yüzeye dik karbon nanotüpü eldesi için en etkili katalizör katmanı hazırlama tekniği alüminyum nitrat ve demir nitrat sulu solusyonlarının ardarda katmanlar halinde oxidize edilmiş Si(100) yüzeylerine uygulanması olduğu sonucuna varılmıştır.Bu çalışmanın ikinci bölümünde, sentezlenen karbon nanotüplerin su ortamında iyi dispersiyonun sağlanması amacıyla işlevselleştirme uygulanmıştır. Bunun sonucunda, karbon nanotüplerin kalıcı dispersiyonu için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yaklaşımda, karbon nanotüp duvarlarını, kovalent olmayan işlevselleştirilme yöntemi ile konjuge polimer nanotanecikleri (Conjugated Polymer Nano Particles, CPNs) kullanılarak suda karbon nanotüplerin iyi dispersiyonu sağlamıştır. Karbon nanotüplere takılmış konjuge polimerin karakterizasyonu SEM, EDX, TEM, UV-VIS, Floresan mikroskopi ve Raman kullanılarak yapılmıştır. Polimer zincirlerinin karbon nanotüp duvarıyla etkileşimini daha iyi anlamak için iki farklı tür konjuge polimer, tek duvarlı karbon nanotüp (Single Walled Carbon Nanotube, SWCNT, satın alınarak), çok duvarlı karbon nanotüp (Multi Walled Carbon Nanotube, MWCNT, ilk bölümde belirtildiği gibi sentezlenerek) ve tavlanmış çok katlı karbon nanotüp (Annealed Multi Walled Carbon Nanotube, an-MWCNT, ilk bölümdeki sentezlenen karbon nanotüplerin tavlanmasıyla) ile THF ortamında karıştırılmıştır. Sonuçlara göre, karbon nanotüp duvarlarıyla polimerlerin kısıtlı sayıda konfigürasyonda etkileşim halinde bulunduğu önerilmektedir. Ayrıca, karbon nanotüp duvarlarındaki defekt oranının etkileşimlerin doğasında önemli bir rol oynadığı görülmüştür.Genel olarak, yoğunluğu fazla ve super-hidrofobik yüzeye dik karbon nanotüp sentezi için bu çalışmada ucuz ve etkili bir katalizör uygulaması alkol ile catalize edilmiş kimyasal buhar çöktürme kullanılarak geliştirilmiştir. Sonrasında, karbon nanotüplerin iyi dispersiyonuna konjuge polimer nanoparçacıklar kullanarak ulaşılmıştır. Son olarak, karbon nanotüpler ile konjuge polimerlerin etkileşimi deneysel yöntemlerle incelenmiştir.