Perilen-Fosfazen/SWCNT Nanokompozitlerinin Hazırlanması, Karakterizasyonu, Termal, Fotofiziksel ve Elektrokimyasal Özelliklerinin Belirlenmesi ve Organik Güneş Pillerinde Kullanılma Potansiyellerinin Araştırılması

Abstract

Karbon nanotüplerin (CNT) ve özellikle CNT temelli hibrit malzemelerin uygulama alanı bulma potansiyelleri, nanotüpler arasındaki güçlü van der Waals etkileşimleri sebebiyle kısıtlanmaktadır. Bu çekim kuvvetlerinin yenildiği ve CNT’lerin çözünür hale getirildiği birçok malzeme, CNT yüzeyinin fonksiyonlandırılmasında kullanılmış ve çözünür CNT kompozit malzemeler elde edilmiştir. Özellikle uzun veya dendron yapıda olan su ve/veya organik çözücü ile etkileşime girebilecek gruplar bulunduran yapıların kullanılması nanotüplerin çözücüde dağıtılabilmesi için avantaj sağlamaktadır. Perilen (PDI) gibi elektronca zayıf aromatik bir ajan ile CNT’ler arasındaki güçlü etkileşim, perilenin CNT fonksiyonlandırılmasında ve çözünür hale getirilmesinde umut verici aday olarak ön plana çıkarmaktadır. Bunun yanında PDI türevleri, mükemmel birer enerji toplayıcı moleküllerdir. Bu projede perilen sübstitüe halkalı fosfazen türevleri (5a-7a) ve perilenfosfazen/ SWCNT nanokompozitleri [SWCNT/(5a-7a)] hazırlanmış, karakterize edilmiş, termal, çözünürlük ve fotofiziksel/elektrokimyasal özellikleri belirlenmiştir. İlk olarak 2-4 nolu perilen türevleri ve 6-9 nolu siklofosfazen türevlerinin sentezi gerçekleştirilmiştir. Üzerinde fosfazen ile etkileştirilebilecek –OH fonksiyonel grup bulunduran perilenin (4), trimer (5) ve 6 ve 7 nolu bileşikleri ile reaksiyonlarından perilen-fosfazen molekülleri (5a-7a) elde edilmiştir. Elde edilen tüm ürünler (1-9, 5a-7a) saflaştırıldıktan sonra yapıları kütle, 1H, 13C ve 31P NMR teknikleriyle aydınlatılmıştır. Sentezlenen perilen-fosfazen bileşiklerinin (5a-7a) fotofiziksel özellikleri UV-Vis absorpsiyon ve floresans emisyon spektrofotometresiyle, termal özellikleri, termal gravimetrik analiz (TGA) ve elektrokimyasal özellikleri CV ile belirlenmiştir. [SWCNT/(5a-7a)], SWCNT ve perilen-fosfazen bileşiklerinin (5a-7a) kovalent olmayan yöntem ile farklı oranlarda [Rbes= 1:1; 1:3; 1:5 SWCNT: (5a-7a) (w:w)] etkileştirilmesi ile hazırlanmış ve çözünürlüğü en iyi olan SWCNT: (5a-7a)1:5 nanokompozitlerinin yapıları FTIR, XRD, Raman, UV-Vis absorpsiyon ve floresans emisyon spektroskopisiyle, morfolojik özellikleri HR-TEM, termal özellikleri TGA, elektrokimyasal özellikleri CV ve çözünürlükleri zeta potansiyellerinin ölçülmesiyle incelenmiştir. Elde edilen perilen-fosfazen molekülleri ve hazırlanmış çözünebilir nanokompozitler güneş pillerinde fotoaktif bileşen olarak kullanılmış ve farklı yapılarda güneş pilleri üretilerek aydınlık altındaki I-V karakteristikleri ve dış kuantum verimlilikleri belirlenmiştir.