Glikoz sensörü için gözenekli nikel elektrokaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Electrodeposition and characterization of porous nickel structures for non-enzymatic glucose sensors
Yazar: BÜLENT ÖZKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KÜRŞAD OĞUZ OSKAY
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Elektrokaplama = Electroforming ; Glükoz = Glucose ; Nikel kaplama = Nickel plating

Özet:
Bu çalışmada üç boyutlu Nikel kaplamalar elektrokaplama yöntemi ile üretilmiştir. Kaplamaların morfolojisi incelendiğinde poroz ve bal peteği yapısına sahip olduğu görülmüştür. Yüzey alanı büyük, poroz malzemeler katalizör, enerji alanında ve sensör olarak kullanılabilmektedir. Fakat bu malzemelerin hazırlanması için uzun ve pahalı proseslere gerek duyulmaktadır. Elektrokaplama prosesinde katotta açığa çıkan H2 gazı kaplamanın morfolojisinde önemli değişiklikler meydana getirebilmektedir. Katotta açığa çıkan bu H2 balonları dinamik gözenek oluşturucu olarak kullanılabilmekte, gözenekli ve bal peteği yapısında kaplamalar üretilebilmektedir. Metal ve metal alaşımları elektrokaplama yöntemi ile kompozisyonu, morfolojisi ve gözenek miktarı kontrol edilerek üretilebilmektedir. Bu yöntem ile üretilen nano yapılar, ilk yatırım maliyetinin düşük olması ve hızlı bir üretim yöntemi olması nedeniyle literatürde ilgi görmektedir. Kaplamalar üretilirken Doğru Akım (DC) güç kaynağı kullanılmıştır. Anot olarak platinize titanyum kullanılmıştır. Katot olarak ise Kalem Grafit Elektrot (KGE) seçilmiştir. Çalışmalarda elektrolit nikel konsantrasyonu, NH4Cl konsantrasyonu, kaplama süresi ve akım yoğunluğu gibi parametreler incelenmiştir. Kaplamaların morfolojik karakterizasyonu için SEM, kimyasal karakterizasyonu için EDX ve XRD teknikleri kullanılmıştır. Kaplama süresi arttıkça oluşan yapı homojen olmakla beraber gözenek boyutunun büyüdüğü ve kaplama kalınlığının arttığı görülmüştür. Elektrolite eklenen NiSO4 miktarı 0.1M'ı geçtiğinde pürüzsüz, çatlaksız ve homojen kaplamalar üretilmiştir. Kaplama üretilirken uygulanan akım yoğunluğu arttığında ise kaplamaların çatlak yoğunluğunu arttığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Nikel, elektrokaplama, poroz kaplama

Abstract:
In this study, three-dimensional Nickel coatings were produced by electroplating method. When the morphology of the coatings was examined, it was seen that the structure was porous and honeycomb-like porous structure. High specific surface area materials can be used as catalysts, energy, and sensors. However, long and expensive processes are required for the preparation of these materials. In the electroplating process, the H2 gas released at the cathode that can cause significant changes in the morphology of the deposit. These H2 bubbles exposed at the cathode can be used as dynamic pore templates, and porous and honeycomb structured coatings can be obtained by this technique. Electrodeposition has been used to create nanostructures with controlled shape and size, morphology and composition. Nanostructures produced by this method are of interest in the literature due to their low initial investment cost and being an easy production method. Direct Current (DC) power supply was used in experiments. Platinized titanium was used as the anode. Pencil Graphite Electrode (PGE) was chosen as the cathode. In the studies, parameters such as electrolyte Nickel concentration, NH4Cl concentration, coating time, and current density were investigated. SEM was used for the morphological characterization, EDX and XRD techniques were used for the chemical characterization of the coatings. With the increment of the electrodeposition time, the resulting structure was homogeneous and the thickness of the coating increased. Smooth, crack-free, and homogeneous coatings were produced when the amount of NiSO4 exceeded 0.1M. It was observed that the crack density of the coatings increased with the increment of the applied current density.

Key Words: Nickel, Electrodeposition, Morphology, Porous coating