Çok duvarlı karbon nanotüp/polipirol nanokompozitlerin yerinde polimerizasyon yöntemi ile sentezi ve süperkapasitor özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Kimyasal oksidatif polimerizasyon yöntemi ile PPy ve MWCNT/PPy nanokompozitler sentezlenmiş ve elde edilen nanokompozitlerin süperkapasitör özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, bozulmamış MWCNT, 3:1 oranında asit (H2SO4/H2O2) ve baz (NH4OH/H2O2) çözeltileri ile fonksiyonel hale getirilmiş ve a-MWCNT/d-PPy ve b-MWCNT/d-PPy nanokompozitler elde edilmiştir. MWCNT'lerin polipirol matrisinde homojen dağılımı ve nanokompozitlerin kabuk-çekirdek tipi morfolojik yapıları SEM görüntüleri ile gözlemlenmiştir. MWCNT'lerin fonksiyonlanması ile oluşan fonksiyonel grupların MWCNT'lerin bir araya gelmesine ve kısmen topaklanmalarına neden olduğu SEM, FTIR ve XRD analizleri ile gözlemlenmiştir. MWCNT ve d-PPy'den oluşan nanokompozitlerinin iletkenliğinin saf d-PPy'ye kıyasla daha yüksek olduğu bulunmuştur. CV, GCD ve EIS sonuçları, a-MWCNT ve b-MWCNT'lerin düşük partikül içerikli nanokompozitler içerisinde kullanımının malzemelerin superkapasitör özelliklerini olumlu yönde, ancak yüksek partikül içeriklerinde olumsuz yönde etkilediği görülmüştür. Yüksek partikül içerikli nanokompozitlerde bulunan toplanmış haldeki fonksiyonlu MWCNT partiküllerinin, elektrotlardaki iyonların iletkenliğinin ve dağılımının azalmasına ve dolayısıyla enerji depolama kapasitelerinin düşmesine neden olduğu görülmüştür.PPy and MWCNT/PPy nanocomposites were synthesized by chemical oxidative polymerization method and the supercapacitor properties of the obtained nanocomposites were investigated. In addition, pristine MWCNT was functionalized with 3:1 ratio of acid (H2SO4/H2O2) and base (NH4OH/H2O2) solutions and a-MWCNT/d-PPy and b-MWCNT/d-PPy nanocomposites were obtained. Homogeneous distribution of MWCNTs in polypyrrole matrix and shell-core type morphological structures of nanocomposites was observed by SEM images. It has been observed by SEM, FTIR and XRD analyzes that the functional groups formed by the functionalization of MWCNTs cause the MWCNTs to come together and partially agglomerate. The conductivity of nanocomposites composed of MWCNT and d-PPy was found to be higher than that of pure d-PPy. CV, GCD and EIS results show that the use of a-MWCNT and b-MWCNTs in nanocomposites with low particle content positively affects the supercapacitor properties of the materials, but negatively at high particle contents. It has been observed that the aggregated functional MWCNT particles in nanocomposites with high particle content cause a decrease in the conductivity and dispersion of ions in the electrodes, and thus a decrease in their energy storage capacity.