Akademik Veri Yönetim Sistemi
5. INTERNATIONAL CONFERENCES ON ENGINEERING NATURAL SCIENCES, Van, Türkiye, 20 - 22 Aralık 2019, ss.118-119
Son yılların en önemli keşifleri arasında yer alan grafen; yüksek spesifik yüzey alanı, 0 eV
yasak enerji aralığı, mekanik, elektrik ve termal stabilitesi ve uygun şartlar altında yüksek yük
taşıma hızı gibi üstün optiksel, elektriksel ve mekaniksel özelliklerinden dolayı oldukça fazla
araştırma konusu olmuştur. Grafen; bal peteği örgü yapısında bulunan tek tabaka karbon
atomlarının özel adı olarak tanımlanabilir. Üstün özelliklerinden dolayı grafen ve grafen tabanlı
kompozit malzemeler; bataryalar, süperkapasitörler, hidrojen depolama, yakıt hücreleri, güneş
pili uygulamaları ve biyosensörler gibi çok çeşitli alanlarda kullanılmışlardır. Literatürde grafen
sentezi için kimyasal, hidrotermal, solvotermal ve elektrokimyasal yöntemler uygulanmıştır.
Bu yöntemler arasında kimyasal sentez için grafit tabakaları öncelikle ekstrafolasyon ile
birbirlerinden uzaklaştırılmakta; sonrasında ise elde edilen bu grafen oksit katmanları
hidrokinon, NaBH4, hidrazin ve NH3’lı hidrazin gibi toksik indirgeyici maddeler ile
indirgenmektedir. Elektrokimyasal indirgenme bu yöntemler arasında en basit, hızlı, ekonomik,
çevre dostu ve oda sıcaklığı veya basıncında uygulanabilen yöntemdir. GO grafit tabakası
yapısını koruyan maksimum oksitlenmiş bir ürün olup; yapısında karbon, oksijen ve hidrojen
elementlerini bulundurur. Bu elementler grafen düzlemi üzerinde alkol, eter, karboksilik asit,
hidroksit gibi fonksiyonel grupları oluşturur. Bu oksijenli gruplar elektrokimyasal indirgenme
ile GO yüzeyinden uzaklaşmakta ve tekrar grafen yapısı elde edilebilmektedir.
İyi adsorplanmış metal tek tabakalarını hazırlamak için mevcut yöntemler arasında atomik
tabaka epitaksi (ALE), potansiyel altı depozisyon (UPD), Langmuir-Blodgett metodları ve
kendi kendine biriktirme teknikleri sayılabilir. Sıvı fazdan oldukça yüksek düzenlilikte yüzey
yapıları oluşturulmasına imkan sağlayan UPD yönteminde, metalin yığın biriktirilme
potansiyelinden daha pozitif potansiyelde, substrat yüzeyinde elektrolitten atomların tek tabaka
biriktirilmesi için elektrokimyasal potansiyel kullanılır. Yük transfer katkısıyla grafenin Al, Cu,
Ir ve Pt gibi metallerle zayıf etkileşimde bulunduğu, Rh, Ni, Co, Ru ve Pd gibi çoğu geçiş
metalleriyle arasında güçlü etkileşim olduğu literatürde bilinmektedir. d-geçiş metallerinde
grafen ile güçlü kovalent bağlanma görülmüştür. Bu çalışmada grafen sentezi için GO’in
elektrokimyasal indirgenmesi yöntemi kullanılmıştır. Elektrokimyasal indirgenmede kullanılan
elektrot materyali oldukça önemli olup; katalitik etkiye sahip Bi, Cd ve Ru metal tek tabakaları
modifiye edilmiş yüzeylerin GO’in indirgenme potansiyeli üzerinde gösterdikleri
elektrokatalitik etki tartışılmıştır.
Graphene, which is among the most important discoveries of recent years, has been the subject
of much research due to its superior optical, electrical and mechanical properties such as high
specific surface area, band gap of 0 eV, mechanical, electrical and thermal stability, and high
charge carrier mobility at ambient conditions. Graphene can be defined as the special name of
monolayer carbon atoms found in honeycomb structure. Due to their superior properties,
graphene and graphene-based composite materials are used to various applications such as
batteries, supercapacitors, hydrogen storage, fuel cells, solar cells, and biosensors. In the
literature, chemical or physical methods, thermal spray, hydrothermal, solvothermal, and
electrochemical deposition methods were applied for the synthesis of graphene. Among these
methods, graphite layers for chemical synthesis are firstly separated from each other by
extrafolation; then, the resulting graphene oxide layers are reduced with toxic reducing agents
(such as hydroquinone, NaBH4, hydrazine or hydrazine with NH3). The electrochemical
reduction has some advantages such as simple, low cost, green, ambient temperature and
pressure, fast, practical. GO, which is a maximum oxidized product and protects the graphite
layer structure, contains carbon, oxygen and hydrogen elements. These elements form
functional groups such as alcohol, ether, carboxylic acid, hydroxide on the graphene plane.
These oxygen groups are removed from the GO surface by electrochemical reduction and
graphene structure can be obtained again.
The present methods for preparing well-adsorbed metal monolayers include atomic layer
epitaxy (ALE), underpotential deposition (UPD), Langmuir-Blodgett methods, and selfasemble
deposition techniques. In the UPD method, which allows the formation of surface
structures of higher order in the liquid phase, monolayers of metal atoms could be deposited on
surface of substrate in electrolyte solution at lower potential than bulk deposition potential of
metal atoms. It is known in the literature that graphene has poor interaction with metals such as
Al, Cu, Ir and Pt, and has strong interactions with most transition metals such as Rh, Ni, Co,
Ru and Pd. Strong covalent bonding was observed in between graphene and d-transition metals.
The electrochemical reduction method of GO is used in this study for graphene synthesis. The
catalytic effects of Bi, Cd and Ru metal monolayers-modified surfaces on the reduction
potential of GO were discussed.