SnO, ZnO ve SnO/ZnO kompozit nanoyapılarının elektrokimyasal sentezi: kapasitif, fotoakım ve sensör özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez kapsamında SnO, ZnO ve SnO/ZnO kompozit nanoyapılarının elektrokimyasal depozisyonu Sn2+, Zn2+ içeren çözelti ortamında Si(100), ITO ve Au substratlar üzerinde gerçekleştirildi. Elektrodepozit edilen yapıların, morfolojisi ve kimyasal bileşimleri, Taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile karakterize edildi. Bu nanoyapıların fotokatalitik, kapasitif ve elektrokimyasal algılama davranışları, dönüşümlü voltametri, yansıma spektroskopisi ve fotoakım ölçümleri kullanılarak araştırıldı. Elektrodepozit edilen SnO nanoyapılarının, antifeflektif bir etkiye, büyük kapasitansa, yüksek kararlı fotoakım tepkisine ve H2O2 algılamasına karşı mükemmel amperometrik yanıta sahip olduğu belirlendi. Elektrodepozit edilen ZnO yapılarının hekzagonal şekle ve tercihli (101) yönelimine sahip olduğunu gösterildi. Elektrodepozit edilen ZnO yapılarının, yüksek kapasitif aktivite ve H2O2 algılamasına karşı mükemmel amperometrik yanıt sergilediği gözlendi. Depozit edilen SnO/ZnO nanoyapıların düşük tarama hızlarında kaydedilen voltamogramlardan elde edilen kapasitans değerlerinin boş Si(100) substrat ile karşılaştırıldığında mükemmel kapasitif özelliklere ve daha yüksek yüzey alanına sahip olduğu belirlendi. Sentezlenen SnO/ZnO kompozit yapıların da yüksek fotoakım değerlerine sahip olduğu bulundu. SnO, ZnO ve SnO/ZnO kompozit yapıları için elde edilen bu sonuçlar, bu materyallerin kapasitör, sensör ve güneş pilleri gibi alternatif enerji üretme yöntemlerinde elektrot materyali olarak kullanılabileceği belirlendi.

In this thesis, electrochemical deposition of SnO, ZnO and SnO/ZnO composite nanostructures were performed on Si (100), ITO and Au substrates in solution containing Sn2+, Zn2+ ions. Morphology and chemical composition of electrodeposited nanostructures were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The photocatalytic, capacitive, and electrochemical sensing behavior of these nanostructures were investigated by using cyclic voltammetry, reflection spectroscopy and photocurrent response measurements. Electrodeposited SnO nanostructures were found to have high antireflective effect, large capacitance, high stable photochemistry response and an excellent amperometric response to H2O2. It was shown in that the electrodeposited ZnO structures have a hexagonal shape and preferential growth in the (101) orientation. The electrodeposited ZnO nanostructures exhibited a high capacitance and an excellent amperometric response to H2O2. Voltammograms recorded at low scan rates indicated that the electrodeposited SnO/ZnO nanocomposite structures have excellent capacitive properties and higher surface area compared to the empty Si (100) substrate. The synthesized SnO/ZnO composite structures were also found to have high photocurrent response values. These results obtained for SnO, ZnO and SnO/ZnO composite structures show that these materials can be used as electrode material in capacitors, sensors and alternative energy production methods such as solar cells.