Developing an efficient synthesis method for graphene

Abstract

Son yıllarda, karbonlu maddelerin elektronik ve morfolojik özellikleri dikkate değerdir. Günümüzde özellikle grafen, yoğun madde fiziği ve malzeme biliminde en popüler konulardır. Deniz suyunun tuzunun giderilmesi, akıllı telefonlar, bilgisayarlar, uydular, uçaklar, arabalar, inşaat malzemeleri, koruyucu kaplamalar ve paslanmaz araçlar, nükleer temizleme, transistörler, sensörler, elektron mikroskobu, Li-ion piller, süper kapasitörler gibi farklı alanlarda kullanılmaktadır. Mekanik soyulma, kimyasal soyulma, kimyasal sentez ve termal kimyasal buhar biriktirme (CVD) sentezi günümüzde en yaygın kullanılan yöntemlerdir. Sıkıştırılmış nanotüp ve mikrodalga sentezi gibi başka teknikler de bildirilmiştir. Grafen sentezinde başlangıç materyali genellikle grafittir. Ancak literatürde; pirinç kabuğu, çemen tohumu, melamin, hibiskus çiçek yaprakları, kafuru, polianilin, üre, humanin, alfalfa bitkileri, petrol asfaltı gibi pek çok doğal malzeme aşağıdan yukarı sentez çalışmasında karbon başlangıç maddesi olarak kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında, grafen sentezi için farklı yöntemler geliştirilmiştir ve bunların performansları farklı karakterizasyon teknikleri yardımıyla kıyaslanmıştır. Bu yöntemler arasında grafen sentezi için yeni bir yöntem geliştirilmiştir.

In recent years, a great deal of concentration has addressed the electronic and morphological characteristics of carbonaceous substances. Nowadays, particularly, graphene is the most popular subjects in condensed-matter physics and materials science. It is utilized in different area such as desalination of seawater, smartphones, computers, satellites, planes, cars, building materials, obtaining protective coatings and rust free cars, nuclear clean up, transistors, sensors, electron microscopy, Li ion batteries, super capacitors, and bionics. Mechanical cleaving (exfoliation), chemical exfoliation, chemical synthesis, and thermal chemical vapor deposition (CVD) synthesis are the most commonly used methods today. Some other techniques are also reported such as unzipping nanotube and microwave synthesis. In graphene synthesis, starting material is usually graphite. But different starting materials are also used in literature such as; rice husks, fenugreek seeds, melamine, hibiscus flower petals, camphor, polyaniline, urea, humanin, alfalfa plants, petroleum asphalt. In this thesis study, different methods for graphene synthesis were studied, and their performances were compared with the help of different characterization techniques. Among all these methods, a new and improved method was developed for graphene synthesis.