Elektrokimyasal yöntemler ile monometalik paladyum ve bimetalik paladyum-altın nanopartikül modifiye poliprolin film elektrotların geliştirilmesi ve analitik uygulamaları
Development of monometallic palladium and bimetallic palladium gold nanoparticles modified polyproline film electrode by electrochemical methods and its analytical application
Yazar: EMİNE ARSLAN
Danışman: PROF. DR. SEMİHA ÇAKIR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Monometalik paladyum ve altın nanopartikül (PdNp, AuNp) ve bimetalik paladyum-altın nanopartikül (Pd-AuNp) modifiye grafit elektrotlar hazırlanarak karakterize edilmiştir. Hazırlanan bu elektrotların performanslarının daha da iyileştirilme çalışmalarında biyo polimer olan poliprolinle modifikasyonları gerçekleştirilerek yeni poliprolin modifiye monometalik paladyum (PdNp/Pr/GE), altın (AuNp/Pr/GE) ve bimetalik paladyum-altın (Pd-AuNp/Pr/GE) grafit elektrotlar geliştirilmiştir. Geliştirilen bütün elektrotların elektrokimyasal ve morfolojik özellikleri dönüşümlü voltametri (CV), kare dalga voltametrisi (SWV), elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi  (EDX) yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Biyopolimer içeren ve içermeyen monometalik paladyum, altın ve bimetalik paladyum-altın elektrotların elektrokimyasal ve morfolojik özellikleri karşılaştırılmıştır. Elektrot performanslarına biyopolimer derişiminin, nanopartiküllerin elektrokimyasal sentez yönteminin ve deney şartlarının önemli derecede etkili olduğu gözlenmiştir. En uygun çalışma şartları ve teknikleri belirlenerek hazırlanan biyopolimer, nanopartiküllerin elektrot yüzeyinde daha homojen ve uniform dağılmasını, elektrotların kararlılığının ve duyarlılığının artmasını sağlamıştır. Geliştirilen elektrotlardan PdNp/Pr/GE elektrot, kurkumin tayininde kullanılarak analitik uygulaması yapılmıştır. Geliştirilen bimetalik Pd-AuNp/Pr/GE elektrodun, bazı fenolik bileşiklerin tayininde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, karminik asit, aloe-emodin, askorbik asit, resorsinol, nordihidroguaretik asit, dopamin bileşikleri denenmiştir.  Pd-AuNp/Pr/GE elektrot birçok fenolik bileşiğe karşı yüksek katalitik aktivite sergileyerek bu bileşiklerin duyarlı voltametrik tayinine olanak sağlamış ve gerçek numunelere başarıyla uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar geliştirilen yeni modifiye elektrotların fenolik bileşikler için sensör olarak kullanılabileceğini göstermiş ve gelecekte bu konu üzerine yapılacak çalışmalara bir temel oluşturacağı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The monometallic palladium and gold nanoparticles (PdNp, AuNp) and bimetallic palladium-gold (Pd-AuNp) nanoparticles modified graphite electrodes were prepared and characterized. In the studies of improving the performances of the prepared electrodes, the graphite electodes were modificated with polyproline biopolymer and new monometallic PdNp/Pr/GE, AuNp/Pr/GE and bimetallic Pd-AuNp/Pr/GE electrodes were developed. The electrochemical and morphological properties of all of developed electrodes were investigated using cyclic voltammetry (CV), square wave voltammetry (SWV), electochemical impedance spectroscopy (EIS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) tecniques. The electrochemical and morphological properties of the monometallic palladium, gold and palladium-gold bimetallic electrodes containing biopolymer and without biopolymer were compared. It was observed that the biopolymer concentration, electrochemical method of synthesis nanoparticles and experimental condirions were significantly effective to performance of electrodes. The prepared biopolymer under the optimal working conditions and techniques lead to more homogeneous and uniform dispersion of nanoparticles on the electrode surface and increasing stability and sensitivity of the electrodes. From the developed electrodes, PdNp/Pr/GE electrode was used for determination of curcumin for the analytical application. The availability of developed bimetallic Pd-AuNp/Pr/GE electrode in determining of certain phenolic compounds were studied. For this purpose, carminic acid, aloe-emodin, ascorbic acid, resorcinol, nordihydroguaiaretic acid, dopamine compounds were tested. Pd-AuNp/Pr/GE electrode exhibited high catalytic activity against a variety of phenolic compounds and facilitated to sensitive voltammetric determination of these compounds, it was successfully applied to the original sample. The obtained results show that the new developed modified electrodes can be used as a sensor for phenolic compounds and it has been concluded that for future studies on this topic create a base.