Bazı iletken polimerlerin elektrokimyasal sentezi ve uygulamaları
Electrochemical synthesis and applications of some conducting polymers
Yazar: BÜLENT ZEYBEK
Danışman: PROF. DR. ESMA KILIÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry ; Korozyon = Corrosion

Özet:
Bu çalışmada, ilk olarak Pt elektrot üzerinde, (i) (±)-10-kamforsülfonik asit (HCSA) içeren asetonitril-su karışımında ve (ii) perklorik asit (HClO4) içeren asetonitril ortamında poli(o-fenilendiamin) (PoPD) filmlerin sentezi, (iii) tetrabutilamonyum perklorat (TBAP) içeren asetonitril ortamında ise, poli(3-metiltiyofen) (P-3MT) filmin sentezi elektrokimyasal olarak dönüşümlü voltametri tekniğiyle gerçekleştirildi. Polimer filmlerin oluşumunu etkileyen bazı faktörler incelendi ve optimum koşullar belirlendi. Optimum koşullarda elde edilen PoPD ve P-3MT filmler, UV-görünür bölge, FTIR spektroskopik yöntemleri, iletkenlik ölçümü ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edildi. Bu polimer kaplı elektrotların yüzeyine glikoz oksidaz enzimi immobilize edildi ve glikoz biyosensörleri hazırlandı. Hazırlanan bu sensörlerin glikoza cevapları, glikoz ve glikoz oksidazın reaksiyonu sonucu oluşan H2O2'nin sabit potansiyelde yükseltgenmesine dayalı olarak belirlendi. HCSA ve HClO4 elektrolitlerinin bulunduğu ortamda sentezlenen PoPD film kaplı biyosensörlerin sırasıyla doğrusal çalışma aralıkları, 9,6×10-3?8,2 mM ve 4,6×10-2?8,2 mM, tekrarlanabilirlik çalışmasında çizilen kalibrasyon eğrilerinin duyarlıklarının bağıl standart sapması, %2,6 ve % 4,7; P-3MT film kaplı enzim elektrodun doğrusal çalışma aralığı, 9,1×10-2?8,2 mM, tekrarlanabilirlik çalışmasında çizilen kalibrasyon eğrilerinin duyarlıklarının bağıl standart sapması, %4,5 olarak belirlendi. İkinci olarak, yumuşak çeliğin (YÇ) korozyona karşı direncini geliştirmek amacıyla, YÇ elektrot üzerinde (i) oksalik asit içeren sulu ortamda poli(N-metilanilin) (PNMA) kaplaması, (ii) oksalik asit ve sodyum dodesilsülfat içeren sulu ortamda polipirol (PPy) kaplaması ve (iii) aynı ortamlarda iki tabakalı PNMA/PPy ve PPy/PNMA kaplamaları elektrokimyasal olarak dönüşümlü voltametri tekniğiyle gerçekleştirildi. İletken polimer filmlerin oluşumunu etkileyen bazı faktörler incelendi ve optimum koşullar belirlendi. PNMA ve PPy filmler, UV-görünür bölge, FTIR ve SEM ile karakterize edildi. Bu polimer kaplamaların korozyon performansları, 0,5 M HCl çözeltisinde Tafel ekstrapolasyon ve elektrokimyasal empedans spektroskopi (EIS) teknikleriyle incelendi. PNMA, PPy ve PNMA/PPy kaplamaların etkili bir korozyon dayanımı gösterdiği belirlendi.

Abstract:
The first step in this study was the synthesis of poly(o-phenylenediamine) (PoPD) (i) in acetonitrile?water medium containing (±)-10-camphorsulfonic acid (HCSA) and (ii) in acetonitrile medium containing perchloric acid (HClO4) and (iii) poly(3-methylthiophene) (P-3MT) films in acetonitrile medium containing tetrabutylammonium perchlorate (TBAP) on Pt electrode by the use of cyclic voltammetric method. The factors effecting the polymer film formation were investigated and the optimum conditions were determined. The PoPD and P-3MT films obtained at optimum conditions were characterized with UV-VIS and FTIR data, conductivity measurement and SEM micrographs. Then glucose biosensors were prepared by immobilizing glucose oxidase enzyme upon the polymer covered surfaces of these electrodes. The response of these electrodes towards glucose was determined by the constant potential oxidation of H2O2 formed as a result of the reaction with glucose and glucose oxidase enzyme. The linear working ranges of the biosensors covered with PoPD synthesized in HCSA and HClO4 electrolytes were found to be 9.6×10-3?8.2 mM and 4.6×10-2?8.2 mM and the relative standard deviations of the calibration curves of these sensors were 2.6% and 4.7%. The corresponding values for the P-3MT film covered electrode were 9.1×10-2?8.2 mM and 4.5% respectively. The second stage of the study was the coverage of mild steel (MS) with (i) poly(N-methylaniline) (PNMA) in aqueous oxalic acid medium and (ii) polypyrrole (PPy) in oxalic acid and sodium dodecylsulfate and (iii) PNMA/PPy and PPy/PNMA layers with the use of cyclic voltammetric method in order to improve its corrosion characteristics. The factors effecting the polymer film formation were investigated and the optimum conditions were determined. The PNMA and PPy films were characterized with UV-VIS and FTIR data and SEM micrographs. The corrosion behaviors of the conducting polymers were investigated in 0.5 M HCl by the use of Tafel extrapolation and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). PNMA, PPy, PNMA/PPy films were observed to inhibit the corrosion of MS effectively.