N-sübstitüe anilin ve N-sübstitüe pirollerin bakır üzerinde elektropolimerizasyonları ve antikorozif özelliklerinin araştırılması
Electropolymerizations of N-substituted anilines and N-substituted pyrroles on copper and investigation of their anticorrosive properties
Yazar: BERRİN DURAN
Danışman: PROF. DR. GÖZEN BEREKET
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Bakır = Copper ; Elektropolimerleşme = Electropolymerization ; Korozyon = Corrosion ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
Bu çalışmada, bakır yüzeyinde N-sübstitüe anilin türevlerinden N-etil anilin ve N-metil anilinin, N-sübstitüe pirol türevlerinden de N-metil pirolün 0,3 M okzalik asit ortamında, dönüşümlü voltametri yöntemiyle elektropolimerizasyonları gerçekleştirilerek, elektroaktif poli(N-etil anilin) (PNEA), poli(N-metil anilin) (PNMA) ve poli(N-metil pirol) (PNMPy) homopolimerleri biriktirilmiştir. Homopolimerlerin sentezinde elektropolimerizasyon koşulları (son potansiyel, tarama hızı, döngü sayısı) araştırılarak, 0,1 M H2SO4 ortamında optimum korozyon performansı veren PNEA, PNMA, PNMPy filmleri biriktirilmiştir. 1,1 V ve 1,2 V olmak üzere iki farklı son potansiyelde 30 mV/s tarama hızında 20 döngüde biriktirilen PNEA(1,1 V) ve PNEA(1,2 V) filmlerinin; 1,1 V son potansiyelde 50 mV/s tarama hızında 20 döngüde biriktirilen PNMA filmlerinin ve 0,9 V son potansiyelde 20 mV/s tarama hızında 30 döngüde biriktirilen PNMPy filmlerinin en iyi korozyon performansı verdikleri belirlenmiştir. PNMPy filmleri dönüşümlü voltametri, ATR-FTIR ve SEM ile karakterize edilmiş; PNEA ve PNMA filmlerinin karakterizasyonunda ise bu tekniklere ek olarak UV-gör. spektroskopisinden yararlanılmıştır. PNEA ve PNMA filmlerinin korozyon performansları, elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve Tafel ekstrapolasyon yöntemleriyle; PNMPy filmlerinin antikorozif özellikleri ise EIS ve anodik polarizasyon eğrileriyle incelenmiştir. Homopolimerlerin koruma mekanizmalarının PNEA ve PNMA için pasifleştirme ve ağırlıklı olarak bariyer özelliğinden; PNMPy filmleri için de kendiliğinden iyileşme etkisinden kaynaklandığı anlaşılmıştır.N-metil pirol (NMPy), N-fenil pirol (NPhPy), N-metoksifenil pirol (NMeOPhPy) monomerlerinin elektropolimerizasyonları, lityum perklorat içeren asetonitril ortamında dönüşümlü voltametri yöntemiyle, 0 +1,4 V potansiyel aralığında 50 mV/s tarama hızında 10 döngüde, okzalik asit ortamında biriktirilen poli(pirol) (PPy) tek kaplaması üzerinde gerçekleştirilerek PPy/PNMPy, PPy/PNPhPy ve PPy/PNMeOPhPy çift kaplamaları elde edilmiş olup polimer filmler, dönüşümlü voltametri ve SEM ile karakterize edilmiştir. Korozyon performansları, açık devre potansiyelinin zamanla değişimi, EIS ve anodik polarizasyon eğrileri ile incelenerek, bakırı korozyondan anodik olarak koruduklarını göstermiştir.

Abstract:
In this study, electroactive poly(N-ethyl aniline) (PNEA), poly(N-methyl aniline) (PNMA), poly(N-methyl pyrrole) (PNMPy) homopolymers were electrodeposited on copper in 0.3 M oxalic acid medium via cyclic voltammetry technique by electropolymerization of N-ethyl aniline (NEA), N-methyl aniline (NMA) from N-substituted aniline derivatives and N-methyl pyrrole (NMPy) from N-substituted pyrrole derivatives. PNEA, PNMA, PNMPy films that give optimum corrosion performance in 0.1 M H2SO4 solution media were electrodeposited by exploring electropolymerization conditions (upper potential limit, scan rate, cycle number) during the synthesis of homopolymers. PNEA(1.1 V) and PNEA(1.2 V) films synthesized at two different upper potential limit for 1.1 V and 1.2 V with a scan rate of 30 mV/s with 20 cycles; PNMA films synthesized at 1.1 V upper potential limit with a scan rate of 50 mV/s with 20 cycles and PNMPy films synthesized at 0.9 V upper potential limit with a scan rate of 20 mV/s with 30 cycles were found to have the best corrosion performance. PNMPy films were characterized by cyclic voltammetry, ATR-FTIR and SEM; PNEA and PNMA films were characterized by UV-vis. spectroscopy in addition to these techniques. Corrosion performances of PNEA and PNMA films were investigated by Tafel extrapolation and electrochemical impedance spectroscopy (EIS); on the other hand, anticorrosive properties of PNMPy films were investigated by EIS and anodic polarization curves. Protection mechanisms of homopolymers arised from passivating and mainly barrier effects for PNEA and PNMA films while that of self-healing effect for PNMPy films.Electropolymerization of N-methyl pyrrole (NMPy), N-phenyl pyrrole (NPhPy), N-methoxyphenyl pyrrole (NMeOPhPy) monomers achieved in lithium perchlorate containing acetonitrile medium by cyclic voltammetry in a potential range of 0 +1.4 V with a scan rate of 50 mV/s with 10 cycles on poly(pyrrole) (PPy) single layer which was previously electrodeposited on copper from oxalic acid medium and obtained PPy/PNMPy, PPy/PNPhPy, PPy/PNMeOPhPy bilayers. These coatings were characterized by cyclic voltammetry and SEM methods. Corrosion performances of bilayers were investigated by OCP-time curves, anodic polarization curves and EIS; results showed that bilayer films impart anodic protection to copper.