Paladyum ile kaplanmış çelik elektrot üretimi, karakterizasyonu, borhidrür tayininde kullanımı ve korozyon etkilerinin incelenmesi
Palladium coated steel electrode-preparation, characterization, use of borohydride determination and investigation of the effects of corrosion
Yazar: KUDDUSİ KARABODUK
Danışman: PROF. DR. ERDOĞAN HASDEMİR ; PROF. DR. MEHMET LEVENT AKSU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada amaç, borhidrürün (BH4-) doğrudan analizi için kullanılabilecek ucuz bir elektrot yapmaktır. Bu kapsamda sanayi çeliği, dönüşümlü voltametri (CV) tekniği ile paladyumla kaplanarak paladyum-çelik elektrot (Pd-Ç) elde edilmiştir. Pd-Ç elektrot ile BH4- oksidasyonu incelenmiştir. Pd-Ç'nin BH4- oksidasyonunda katalitik etki gösterdiği görülmüştür. Bunun üzerine Pd-Ç'nin yüzey karakterizasyonu yapılmıştır. Profilometrik yöntemle yüzey kalınlığı ortalama 950 nm olarak bulunmuş, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yüzey görüntüsü alınarak yüzey homojenliği ve kaplama oranı hesaplanmış ve sırasıyla % 93,50'lük ve % 96,00'lık oranlar bulunmuştur. Daha sonra yüzey elektrokimyasal olarak incelenmiş olup, bu kapsamda ferrosen testi ve elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EİS) deneyleri yapılmıştır. EİS sonucunda, % 97,00'lik bir kaplama oranı bulunmuştur. Hazırlanan Pd-Ç elektrotla, BH4- oksidasyonuna, tarama hızı, pH ve zaman etkileri incelenmiştir. Sentetik olarak hazırlanan üç farklı derişimdeki BH4- çözeltisinin derişimleri, % 0,35-0,53 arasında hatayla bulunmuştur. pH=12 NaOH ortamında LOD ve LOQ değerleri sırasıyla 1,24 µM, 3,72 µM  olarak bulunmuştur. Ayrıca Cr3+, Cd2+,  Pb2+, Zn2+, Ni2+, Fe3+, Cu2+, CO32- ve BO2- gibi katyonların ve anyonların girişim etkileri incelenmiştir. Katyonların herhangi bir girişim etkisi görülmemiştir. CO32-, BO2- anyonlarının girişim etkileri sonucu oluşan tayin hatasını azaltmak için standart ekleme metodu kullanılmıştır.  Çalışmanın sonraki aşamasında, çelik ve Pd-Ç elektrotların, üç farklı derişimdeki asidik ortamda, korozyon potansiyelleri ve korozyon hızları belirlenmiş ve modifiye yüzeyin H3O+, O2 ve Cl- etkilerine karşı kaplanmamış çelikten daha fazla dirençli olduğu görülmüştür. Kesikli ve sürekli sistemlerde Pd-Ç elektrodun korozif ortamdaki elektrokimyasal davranışı incelenmiştir.

Abstract:
The aim of this study was preparation of a cost effective electrode for the direct analysis of borohydride (BH4-). For this purpose industrial steel was covered with palladium using cyclic voltammetry to obtain a palladium steel electrode (Pd-S).  Oxidation of   BH4- was investigated with Pd-S electrode. The Pd-S electrode showed a catalytic effect upon the oxidation of   BH4-. Therefore the surface characteristics of Pd-S electrode were investigated. The thickness of the surface layer was found to be 950 nm by the use of profilometry and the surface homogeneity and the coverage ratio were determined to be 93.50 and 96.00% from the Scanning electron microscope (SEM) surface micrographs. The surface was then electrochemically investigated by detailed ferrocene and electrochemical impedance (EIS) tests. The EIS test results showed 97.00% coverage ratio. The effects of the scan rate, pH and time upon the oxidation of  BH4- were investigated by the use of Pd-S electrode. The BH4- concentration as a result of triplicate experiment was found with an error of 0.35-0.50%. LOD and LOQ values at pH=12  NaOH solutions were found to be  1.24 µM and  3.72 µM respectively. Also the interference effects the catios such as a Cr3+, Cd2+,  Pb2+, Zn2+, Ni2+, Fe3+, Cu2+ and anions such as CO32- and BO2- were determined. The cations showed no interference effect. Standard addition method was employed to reduce for interference effects caused by the error determination of the anions such as CO32- and BO2-. Finally, the corrosion potentials and the corrosion rates of the steel and the Pd-S electrodes were determined and the modified electrode was found to be much more resistant against the corrosion in H3O+, O2 and Cl- media than the uncoated steel electrode .The corrosion behavior of this Pd-S electrode in the continuous and discontinuous system were also elucidated.