Elektroeğirme Yöntemiyle Ag Katkılı Karbon Nanoliflerin Sentezi

Year 2019, - Cilt:8 - IMSMATEC Özel Sayı, 88 - 97, 15.12.2019

Atilla Evcin , Bahri Ersoy , Nalan Çiçek Bezir

https://doi.org/10.17100/nevbiltek.623881

Abstract

Karbon
nanolifler (KNL) ve karbon nanotüpler (KNT), yüksek mukavemetli, elastik
modülü, termal ve elektriksel özellikleri ve nispeten düşük yoğunlukları
nedeniyle gelişmiş kompozitler için çok işlevli tek boyutlu karbon nanomalzemelerini
ortaya çıkarmıştır. KNL'ler, poliakrilonitril (PAN) gibi polimerden elektroeğirme
yöntemiyle türetilebilir. Elektroeğirme, mikron altı aralığında çeşitli
polimerik, seramik ve kompozit nanofiberlerin üretilmesi için basit ve yüksek
verimli bir yöntemdir. Bu çalışmada, gümüş katkılı KNL'ler N, N-dimetilformamid
(DMF) içindeki poliakrilonitril (PAN) çözeltilerinden elektroeğrilmiştir. Elektroeğirme
parametreleri 25 kV voltaj, 1 mL/sa akış hızı,6 cm iğne-toplayıcı arasındaki
mesafe olarak sabitlendi. Çözeltideki PAN derişimi DMF içerisinde ağırlıkça % 8
idi. Ag katkılandırılmış PAN nanolifleri, 1 saat boyunca 250 °C'de oksidasyon
ile stabilize edilmiş ve H2/N2 karışımında 30 dak boyunca 1000 °C'de karbonize
edilmiştir. KNL çap dağılımı ve morfolojileri taramalı elektron mikroskop
analizi ve FibraQuant 1.3 yazılımı ile değerlendirilmiştir.

Keywords

Elektroeğirme, Nanolif, Ag

Supporting Institution

Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu

Project Number

16. KARİYER.17

Thanks

Bu çalışma Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu (No: 16. KARİYER.17) tarafından desteklenmiştir.

Synthesis of Ag Doped Carbon Nanofibers by Electrospinning Method

Abstract

Carbon nanofibers (CNFs) and carbon nanotubes (CNTs) have
created multifunctional one-dimensional carbon nanomaterials for advanced
composites because of their high strength, elastic modulus, thermal and
electrical properties and relatively low density.  CNFs can be derived from polymer by means of
electrospinning method, such as polyacrylonitrile (PAN). Electrospinning is a
simple and high efficiency method to fabricate a variety of polymeric, ceramic
and composite nanofibers at the submicron range. In this work, silver doped
CNFs were electrospun from polyacrylonitrile (PAN) solutions in
N,N-dimethylformamide (DMF). Electrospinning parameters were fixed at 25 kV
voltage, 1 mL/hr flow rate, 6 cm of needle to collector distance. PAN concentration
in the solution was 8 wt.% in DMF. Ag doped PAN nanofibers were stabilized by
oxidation at 250 °C for 1 hr and carbonized at 1000 °C for 30 min in H2/N2
mixture. The diameter distribution and morphologies of the CNFs were evaluated
by scanning electron microscope analysis and FibraQuant 1.3 software.

Keywords

Electrospinning, Nanofiber, Ag

Project Number

16. KARİYER.17

References

• Gündüz G., Çolak Ü., Tanrıverdi S. “Elektrospinleme Yöntemi ile Seramik Nanofiber Üretimi ve Karakterizasyonu” Tübitak Proje No : MAG-273, (2006)
• Ding, B., Kim, H., Lee, S., Shao, C., Lee D., Park, S., et al., "Preparation and Characterization of a nanoscale poly(vinyl alcohol) fiber aggregate produced by an electrospining method", Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, 40, 1261-8, (2002)
• Stephens, J., Frisk, S., Meglski, S., Rabolt, J., Chase, D., "Real time Raman studies of electrospun fibers", Applied Spectroscopy, 55, 1287-90, 2001
• Liu, H., Hsieh, Y., "Ultrafine fibrous cellulose membranes from electrospinning of cellulose acetate" Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, 40, 2119-29, 2002
• Shin, Y., Hohman, M., Brenner, M., Rutledge, G. "Experimental characterization of electrospinning: the electrically forced jet and instabilities" Polymer, 42, 9955-67, 2001
• Schreuder-Gibson, H., Gibson, P., Senecal, K., Sennett, M., Walker, J., Yeomans, W., et al. "Protective textile materials based on electrospun nanofibers" Journal of Advanced Materials, 34(3), 44-5, 2002
• Fang, X., Reneker, D. "DNA fibers by electrospinning" Journal of Macromolecule Science Physics, B36, 169-73, 1997
• Matthews, J., Wnek, G., Simpson, D., Bowlin, G. "Electrospinning of Collagen Nanofibers" Biomacromolecules, 3, 232-8, 2002
• Kim, J., Lee, D. "Thermal properties of electrospun polyesters" Polymer Journal, 32, 616-18, 2000
• Madhugiri, S., Sun, B., Smirniotis, P., Ferraris, J., Balkus, K. "Electrospun Mesoporous Titanium Dioxide Fibers" Microporous and Mesoporous Materials 69, 77-83, 2004
• Dharmaraj, N., Park, H., Kim C., Kim H., Lee D., "Nickel Titanate Nanofibers by Electrospinning" Materials Chemistry and Physics, 87, 5-9, 2004
• Wang, Y., Aponte, M., Leon, N., Ramos, I., Furlan, R., Evoy, S., Santiago-Aviles, J. "Synthesis and Characterization of Tin Oxide Microfibres Electrospun from a Simple Precursor Solution" Semiconductor Science and Technology 19, 1057-60, 2004
• Yuh, J.,Nino, J., Sigmund, W. "Synthesis of Barium Titanate (BaTiO3) Nanofibers via Electrospinning" Materials Letters., 59, 3645-7, 2005
• Guan, H., Shao C., Wen S., Chen, B., Gong, J., Yang, X. "A Novel Method for Preparing Co3O4 Nanofibers by Using Electrospun PVA/Cobalt Acetate Composite Fibers as Precursor" Materials Chemistry and Physics, 82, 1002-6, 2003
• Shao C., Yang, X., Guan, H., Liu, Y., Gong, H. "Electrospun Nanofibers of NiO/ZnO Composite" Inorganic Chemistry Communications, 7, 625-7, 2004
• Shao C., Yang, X., Guan, H., Liu, Y., Gong, H., Yu, N.,Yang, X. "A Novel Method for Making ZrO2 Nanofibres Via an Electrospinning Technique" Journal of Crystal Growth, 267, 380-4, 2004
• Li, D., Herricks, T., Xia, Y. "Magnetic Nanofibers of Nickel Ferrite Prepared by Electrospinning" Applied Physics Letters, 83, 4586-88, 2003
• Shao, C., Guan, H., Liu, Y., Li, X., Yang, X. "Preparation of Mn2O3 and Mn3O4 Nanofibers via an Electrospinning Technique" Journal of Solid State Chemistry, 177, 2628-31, 2004
• Kozanoğlu, G., S. "Elektrospinning Yöntemiyle Nanolif Üretim Teknolojisi", İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 2006
• Kaya D.A. “Elektroeğirme Yöntemiyle Al2O3.TiO2 Nanoliflerin Üretimi ve Karakterizasyonu”, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Afyon, 2009
• Ramakrishna, S., Kazutoshi., F., Wee-Eong, T., Teik-Cheng, L., Zuwei, M. "An İntroduction to Electrospinning and Nanofibers" World Scientific Publishing Company, Singapore, 2005
• Bezir N.Ç., Evcin A., Kayalı R., Özen M.K. and Oktay A. “Investigation of structural, electronic and optical properties of Ag-doped TiO2 nanofibers fabricated by electrospinning” Crystal Research and Technology., Volume 51, Issue 1, pages 65–73
• Nataraj, S. K., Yang, K. S. ve Aminabhavi, T. M. “Polyacrylonitrile-based nanofibers-a state-of the art review”. Progress in Polymer Science, 37, 487—513 2012
• Yılmazer M. “Elektro Döndürme Yöntemi İle Elde Edilen Karbon Nanolif Ve Karbon Nanotüplerin Karakterizasyonu Ve İşlevselleştirilmesi” İTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İstanbul 2014
• Zhou P., Chen L., Zhang M., Huang Q., Cui C., Li X., Wang L., Li L., Yang C., Li Y. “Embedding α-MnSe nanodots in nitrogen-doped electrospinning carbon nanofibers to enhanced storage properties of lithium-ion batteries” Journal of Alloys and Compounds, Volume 797, 826-833 2019
• Zhao Y., Zhao Z., Wei M., Jiang X., Li H., Gao J., Hou L. “Preparation of Si-doped and cross linked carbon nanofibers via electrospinning and their supercapacitive properties” Progress in Natural Science: Materials International, Volume 28, Issue 3, 337-344 2018
• He Z., Li M., Li Y., Wang L., Zhu J., Meng W., Li C., Zhou H., Dai L. “Electrospun nitrogen-doped carbon nanofiber as negative electrode for vanadium redox flow battery” Applied Surface Science, Volume 469, 423-430, 2019
• Yuan Z., Dong L., Gao Q., HuangZ., Wang L., Wang G., Yu X. “SnSb alloy nanoparticles embedded in N-doped porous carbon nanofibers as a high-capacity anode material for lithium-ion batteries” Journal of Alloys and Compounds, Volume 777, 775-783 2019