Elektrokromik cam uygulamalarına yönelik çeşitli iletken polimer ve metal oksit ince filmlerin üretilmesi ve performans testlerinin gerçekleştirilmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Yunus Emre Fırat

Danışman: AHMET PEKSÖZ

Özet:

Bu çalışmada, nano gözenekli Bakır (Cu) katkılı Nikel Oksit (NiO) ve nano lifli Lityum Perklorat (LiClO4) katkılı Polianilin (PAni) ince filmlerinin ITO kaplı cam alttaşlar üzerine elektrokimyasal sentezine kapsamlı bir genel bakış sunulmaktadır. LiClO4 inorganik tuzu katkılı olan ve katkısız olan Polianilin (PAni) iletken polimer ince filmleri ITO yüzeyine elektrokimyasal kaplama yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen filmlerin elektrokromik kararlılık testi, elektrokimyasal davranışı, renklendirme performansı, optik özellikleri ve yüzey oluşumları detaylı olarak incelenmiştir. Üretilen filmlerin iyi bir kararlılığa sahip olduğu görülmüştür. Elektrokimyasal analizler, LiClO4 katkılı PAni filminin iletkenliğinin katkısız PAni'ninkinden daha yüksek olduğunu göstermiştir. Elektrolitlerin içeriğine bağlı olarak, yükseltgenme/indirgenme pikleri ve potansiyelleri önemli ölçüde farklılık göstermiştir. SEM çalışmalarında, her iki filmin yüzeyinin tamamen nano liflerden oluştuğu gözlenmiştir. Kaplama çözeltisine LiClO4 eklenmesiyle nano liflerin çapları önemli ölçüde azalmıştır. LiClO4 tuzu içeren PAni filmi dört farklı renk sergilerken, katkısız PAni filmi üç farklı renk gösterdiği gözlemlenmiştir. LiClO4 katkılı PAni malzemesinin yüzeyinden elde edilen EDX sonuçları, PAni ve LiClO4 ikili yapı ince filmini oluşturmak için başarılı bir şekilde bağlandığını göstermiştir. Üretilen ince filmlerinin kristal fazının ve morfolojilerinin belirlenmesi için X-ışını kırınım analizi ve taramalı elektron mikroskobu kullanılmıştır. Kaplanan filmlerin elektrokromik davranışları, döngüsel voltammetri, kronokolometri, tekrarlanan kronoamperometri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi ölçümleri ile test edilmiştir. Koyu kahverenginden saydamlığa doğru renk değişimi, -0,2 ile +1,0 V arasındaki ardışık potansiyel altında tersinir olarak iyi görünmektedir. Bakır atomları NiO örgüsüne katkılandıktan sonra optik modülasyonda (550 nm'de %57,1), renklenme verimliliğinde (13,78 cm2/C) ve tepki süresinde (tş=2,26 s ve tr=1,77 s) gözle görülür şekilde katkısız NiO ince filmlerine nazaran artışlar gözlenmiştir. Mott-Schottky grafiğinin negatif eğiminden filmlerin p-tipi iletkenlik gösterildiği bulunmuştur ve alıcı yoğunluğu NiO için 4,44·1019 cm-3 ve Cu:NiO için 5,41·1019 cm-3 olarak hesaplanmıştır. NiO ve Cu:NiO yarıiletken/elektrolit sisteminin Nyquist verileri kullanılarak eşdeğer bir devre tanımlanmıştır. Elde edilen sonuçların, enerji tasarrufu sağlayan akıllı pencerelere katkı sağlayacağı düşünülmektedir.