Yüksek saflıkta birkaç tabakalı grafenin elektrik ark yöntemiyle sentezlenmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, elektrik ark oluşturma (E.A.O.) yöntemi ile saflığı yüksek birkaç tabakalı grafenin üretimi gerçekleştirilmiştir. E.A.O. yönteminin diğer yöntemlere kıyasla; daha az kusura sahip ve kaliteli grafen üretimine olanak sağlaması yazılabilecek önemli avantajlarındandır. Ayrıca E.A.O. yöntemi toksit gazlar ya da zararlı kimyasal bileşenler içermediği için çevre dostu bir yöntemdir. Yöntemin basit ve ucuz olmasının yanısıra daha kaliteli ürüne de olanak sağlaması E.A.O.'yu diğer yöntemlerin içerisinde bir adım öne çıkartmaktadır. E.A.O. yöntemi temel olarak elektrotlar arasında sağlanan sabit bir akım ve bu akımın yüksek saflıktaki grafit elektrotları buharlaştırması prensibine dayanmaktadır. Arklama sonucu oluşan nano tozlar reaktörün iç yüzeyinde birikmektedir. Akım için gerilim dengeleyicili doğru akım (DC) güç sağlayıcı kullanılmaktadır ve boşalım genellikle 20-60 V aralığında gerçekleşmektedir. Akım ise çubukların çaplarına, aralarındaki mesafeye, gaz basıncına göre değişebilmektedir ancak genellikle 100-150A aralığında gerçekleşmektedir.Grafene yapılan bor katkısı, onun enerji depolayabilme kapasitesini artırmaktadır.Bu kapasite artışıyla grafen süperkapasitör olarak kullanılabilmektedir.Bu sebeple optimum deney koşullarında üretimi gerçekleştirilen grafen numunelerine kimyasal yöntemle bor doplaması yapılmıştır. E.A.O. yöntemi ile sentezi gerçekleştirilen grafen partiküllerinin incelenmesi ve karakterize edilebilmesi için Raman spektroskopisi, Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ve Geçirimli Elektron Mikroskopu (TEM) teknikleri kullanılmıştır.

In this study, high purity graphene was synthesized by electric arc discharge method. The arc discharge method is more advantageous than other graphene synthesis methods for producing cheap and good-quality graphene with minimum defects and not including dangerous chemicals. Because of this advantages, the arc discharge method is one step ahead of all graphene synthesis methods.Electric arc discharge method based on a principle that provides a constant current between two high purity graphite electrodes to make them vaporized. After the arc discharge, nanoparticles accumulate on the inner surface of a chamber. The voltage stabilizer DC power source is used to create a current in the environment and the discharge usually occurs in a range between 20-60V. This current can be adjusted depending on the diameter of electrodes, the distance between electrodes and the gas pressure that changes between 100-150A. Energy storage capacity of graphene increase with boron dope. Graphene can use as supercapasitor with this process. So, the boron was doped in graphene layers by chemical method. In order to analyze and characterize these graphene layers which are synthesized by the arc discharge method, we used Raman spectroscopy, Scanning Electron Microscope (SEM) and Transmission Electron Microscope.