Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi

İffet İşıl Gürten İnal; Yavuz Gökçe; Emine Yağmur; Zeki Aktaş

doi:10.17341/gazimmfd.425990

Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi

Öz

Bu çalışmada çay fabrikası atığından H₃PO₄ aktivasyonu ile aktif karbon üretilmiş, üretilen örneklere farklı derişimlerde (v/v, % 3,33, % 10, % 20 ve % 40) HNO₃ kullanılarak asidik yüzey modifikasyonu işlemi uygulanmıştır. Örneklerin süperkapasitör elektrot malzemesi olarak kullanılabilirliği, sulu asidik elektrolit (1 M H₂SO₄) ortamında test edilmiştir. İşlem görmemiş ve modifiye aktif karbon örneklerinin yüzey karakterizayonu çeşitli kimyasal ve fiziksel yöntemlerle gerçekleştirilmiş, yüzey oksijenli grupların tipi ve miktarının elektrokimyasal performans üzerine etkisi araştırılmıştır. Sonuç olarak, modifikasyonda kullanılan asit derişiminin aktif karbonun yüzey alanı ve gözenekliliğini önemli oranda etkilediği belirlenmiştir. Asit derişimi % 3,33’ün üzerine çıktığında yüzey alanında büyük düşüş gözlenmiştir. Asit derişiminin artmasıyla yüzeydeki oksijenli grupların derişiminde artış gözlenirken, fonksiyonel grup tipi farklılık göstermektedir. % 3,33 HNO₃ ile modifiye edilen örnekten hazırlanan elektrot, işlem görmemiş aktif karbondan hazırlanan elektrota göre daha iyi performans sergilemiş, asit derişimi arttıkça elektrot performansında elektrot iç direncindeki artışa bağlı olarak önemli ölçüde düşüş gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Çay atığı,aktif karbon,asidik yüzey modifikasyonu,süperkapasitör,elektrokimyasal performans

Kaynakça

[1] Liu D.D., Gao J.H., Cao Q.X., Wu S.H., Qin Y.K., Improvement of activated carbon from Jixi bituminous coal by air preoxidation, Energy & Fuels, 31 (2), 1406–1415, 2017.
[2] Khosravi R., Azizi A., Ghaedrahmati R., Gupta V.K., Agarwal S., Adsorption of gold from cyanide leaching solution onto activated carbon originating from coconut shell-optimization, kinetics and equilibrium studies, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 54, 464-471, 2017.
[3] Yagmur E., Ozmak M., Aktas Z., A novel method for production of activated carbon from waste tea by chemical activation with microwave energy, Fuel, 87 (15-16), 3278-3285, 2008.
[4] Tsubota T., Morita M., Kamimura S., Ohno T., New approach for synthesis of activated carbon from bamboo, Journal of Porous Materials, 23 (2), 349-355, 2016.
[5] Balbaşı M., Şahin A., Symmetrical supercapacitor application with low activated carbon content, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (4), 683-692, 2015.
[6] Imoto K., Takahashi K., Yamaguchi T., Komura T., Nakamura J., Murata K., High-performance carbon counter electrode for dye-sensitized solar cells, Solar Energy Materials & Solar Cells, 79, 459–469, 2003.
[7] Elazari R., Salitra G., Garsuch A., Panchenko A., Aurbach D., Sulfur-impregnated activated carbon fiber cloth as a binder-free cathode for rechargeable Li-S batteries, Advanced Materials, 2 (47), 5641-5644, 2011.
[8] Kim C.S., Srimuk P., Lee J., Fleischmann S., Aslan M., Presser V., Influence of pore structure and cell voltage of activated carbon cloth as a versatile electrode material for capacitive deionization, Carbon, 122, 329-335, 2017.

[9] Aygün A., Yenisoy Karakaş Y., Duman I., Production of granular activated carbon from fruit stones and nutshells and evaluation of their physical, chemical and adsorption properties, Microporous and Mesoporous Materials, 66 (2-3), 189-195, 2003.
[10] Bhatnagar A., Hogland W., Marques M., Sillanpaa M., An overview of the modification methods of activated carbon for its water treatment applications, Chemical Engineering Journal, 219, 499-511. 2013.
[11] Laszlo K., Tombacz E., Josepovits K., Effect of activation on the surface chemistry of carbons from polymer precursors, Carbon, 39 (8), 1217-1228, 2001.
[12] Gurten Inal I.I., Holmes S.M., Banford A., Aktas Z., The performance of supercapacitor electrodes developed from chemically activated carbon produced from waste tea, Applied Surface Science, 357, Part A, 696-703, 2015.
[13] Gao F., Qu J.Y., Zhao Z.B., Wang Z.Y., Qiu J.S., Nitrogen-doped activated carbon derived from prawn shells for high-performance supercapacitors, Electrochimica Acta, 190, 1134-1141, 2016.
[14] Tian X., Ma H.R., Li Z., Yan S.C., Ma L., Yu F., Wang G., Guo X.H., Ma Y.Q., Wong C.P., Flute type micropores activated carbon from cotton stalk for high performance supercapacitors, Journal of Power Sources, 359, 88-96, 2017.
[15] Gurten Inal I.I., Holmes S.M., Yagmur E., Ermumcu N., Banford A., Aktas Z., The supercapacitor performance of hierarchical porous activated carbon electrodes synthesised from demineralised (waste) cumin plant by microwave pretreatment, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 61, 124-132, 2018.
[16] Pandolfo A.G., Hollenkamp A.F., Carbon properties and their role in supercapacitors, Journal of Power Sources, 157 (1), 11-27, 2006.
[17] Han Y., Zhao P.P., Dong X.T., Zhang C., Liu S.X., Improvement in electrochemical capacitance of activated carbon from scrap tires by nitric acid treatment, Frontiers of Materials Science, 8 (4), 391-398, 2014.
[18] Fan L.Z., Quiao S.Y., Song W.L., Wu M., He X.B., Qu X.H. Effects of the functional groups on the electrochemical properties of ordered porous carbon for supercapacitors, Electrochimica Acta, 105, 299-304, 2013.
[19] Hsieh C.T., Teng H., Influence of oxygen treatment on electric double-layer capacitance of activated carbon fabrics, Carbon, 40, 667-674, 2002.
[20] Nian Y.R. ve Teng H. Influence of surface oxides on the impedance behavior of carbon-based electrochemical capacitors, Journal of Electroanalytical Chemistry, 540, 119-127, 2003.
[21] Gokce Y., Aktas Z., Nitric acid modification of activated carbon produced from waste and adsorption of methylene blue and phenol, Applied Surface Science, 313, 352-359, 2014.
[22] Boehm H.P., Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons Carbon, 32, 759-769, 1994.
[23] de Celis J., Amadeo N.E., Cukierman A.L., In situ modification of activated carbons developed from a native invasive wood on removal of trace toxic metals from wastewater, Journal of Hazardous Materials, 161 (1), 217-223, 2009.
[24] Okajima K., Ohta K., Sudoh M., Capacitance behavior of activated carbon fibers with oxygen-plasma treatment, Electrochim Acta, 50, 2227-2231, 2005.
[25] Oda H., Yamashita A., Minoura S., Okamoto M., Morimoto T., Modification of the oxygen-containing functional group on activated carbon fiber in electrodes of an electric double-layer capacitor, Journal of Power Sources, 158, 1510-1516, 2006.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

İffet İşıl Gürten İnal
0000-0001-5144-2800
Türkiye

Yavuz Gökçe ^*
0000-0003-3476-2938
Türkiye

Emine Yağmur
0000-0002-3422-4075
Türkiye

Zeki Aktaş
0000-0002-2567-455X
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

7 Nisan 2020

Gönderilme Tarihi

22 Mayıs 2018

Kabul Tarihi

1 Ocak 2020

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2020 Cilt: 35 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.425990

IZ

https://izlik.org/JA92GM73GE

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Gürten İnal, İ. İ., Gökçe, Y., Yağmur, E., & Aktaş, Z. (2020). Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(3), 1243-1256. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.425990

AMA

1.Gürten İnal İİ, Gökçe Y, Yağmur E, Aktaş Z. Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi. GUMMFD. 2020;35(3):1243-1256. doi:10.17341/gazimmfd.425990

Chicago

Gürten İnal, İffet İşıl, Yavuz Gökçe, Emine Yağmur, ve Zeki Aktaş. 2020. “Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35 (3): 1243-56. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.425990.

EndNote

Gürten İnal İİ, Gökçe Y, Yağmur E, Aktaş Z (01 Nisan 2020) Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35 3 1243–1256.

IEEE

[1]İ. İ. Gürten İnal, Y. Gökçe, E. Yağmur, ve Z. Aktaş, “Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi”, GUMMFD, c. 35, sy 3, ss. 1243–1256, Nis. 2020, doi: 10.17341/gazimmfd.425990.

ISNAD

Gürten İnal, İffet İşıl - Gökçe, Yavuz - Yağmur, Emine - Aktaş, Zeki. “Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/3 (01 Nisan 2020): 1243-1256. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.425990.

JAMA

1.Gürten İnal İİ, Gökçe Y, Yağmur E, Aktaş Z. Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi. GUMMFD. 2020;35:1243–1256.

MLA

Gürten İnal, İffet İşıl, vd. “Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 35, sy 3, Nisan 2020, ss. 1243-56, doi:10.17341/gazimmfd.425990.

Vancouver

1.İffet İşıl Gürten İnal, Yavuz Gökçe, Emine Yağmur, Zeki Aktaş. Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi. GUMMFD. 01 Nisan 2020;35(3):1243-56. doi:10.17341/gazimmfd.425990

Performance optimization and kinetic analysis of HNO3 coupled with microwave rapidly modified coconut shell activated carbon for VOCs adsorption

Frontiers in Energy Research

https://doi.org/10.3389/fenrg.2022.1047254

Improving the rate capability of microporous activated carbon-based supercapacitor electrodes using non-porous graphene oxide

Journal of Porous Materials

https://doi.org/10.1007/s10934-023-01459-7

Preparation of Waste Fabric Based Activated Carbon and Determination of Adsorption Performance Using Methylene Blue

Journal of the Turkish Chemical Society Section B: Chemical Engineering

https://doi.org/10.58692/jotcsb.1355600

Electrochemical and Mechanical Characterization of Waste Biomass-Derived Activated Carbon-Modified Carbon Fiber Fabrics for Potential Structural Supercapacitors

Waste and Biomass Valorization

https://doi.org/10.1007/s12649-026-03490-6

Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi

Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster

Cited By

Akü sanayi atıksularından kurşunun kapya biberi çekirdekleri kullanılarak biyosorpsiyonla giderimi

Determination of technical properties of obtained activated carbon from high sulfur coal by chemical activation methods

TOZ AKTİF KARBONUN NİTRİK ASİT VE SÜLFONİK ASİT İLE KİMYASAL MODİFİKASYONU VE KARAKTERİZASYONU

Performance optimization and kinetic analysis of HNO3 coupled with microwave rapidly modified coconut shell activated carbon for VOCs adsorption

Improving the rate capability of microporous activated carbon-based supercapacitor electrodes using non-porous graphene oxide

Preparation of Waste Fabric Based Activated Carbon and Determination of Adsorption Performance Using Methylene Blue

Electrochemical and Mechanical Characterization of Waste Biomass-Derived Activated Carbon-Modified Carbon Fiber Fabrics for Potential Structural Supercapacitors