Enerji dönüşüm sistemlerinde kullanılmak üzere metal-metaloksit nanoparçacık ve karbon esaslı nanomalzeme ile kompozit elektrotların geliştirilmesi ve analitik uygulamaları
Development and analytical applications of composite electrodes with metal-metaloxide nanoparticle and carbon-based nanomaterial for use in energy conversion systems
Yazar: BURAK ASLIŞEN
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN KOÇAK
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Alternatif enerji kaynakları  yenilenebilir, ekonomik, çevre dostu, doğada bulunabilen ve sürekli üretilebilen kaynaklardır. Çevreyle dost ve temiz enerji kaynaklarından biri yakıt pilleridir ve bu konudaki çalışmalara son yıllarda önem verilmektedir. Karbon malzeme, metal ve metal oksit nanoparçacıklarla modifiye edilen kompozit elektrotların elektron transfer hızında katalitik etki yaptığı bilinmektedir. Bu tez çalışması üç kısımdan oluşmaktadır. 
Birinci bölümde yalın GCE üzerine karbon esaslı malzemeler, çok değerlikli metal oksit(MeOx), metal oksit karışımları ve metal nananoparçacık elektrokimyasal biriktirilerek kompozit elektrotlar hazırlanmıştır. MeOx'ler GCE ve CNT-NH2, CNT-COOH, C70, grafen oksit (GO) gibi karbon bazlı malzemeler üzerine modifiye edilerek hidrazin yükseltgenmesinin elektrokimyasal davranışı incelendi. Modifiye elektrot yüzeyleri SEM-EDX, HRTEM, XRD, XPS ve EIS ile karakterize edilmiştir Hidrazin yükseltgenme pik akımı ve pik potansiyeli için en iyi katalitik etki gösteren modifiye yüzeyler belirlendi. Bu modifiye elektrotların yakıt pillerinde anot materyali olarak kullanılması ve sensör çalışmalarında kullanılabilirliği araştırıldı.
İkinci bölümde, mangan oksit ve vanadyum oksit karışımları ERGO yüzeyine Au nanoparçacıklarla modifiye edilerek optimizasyon çalışmaları yapıldı. Bu elektrotta hidrazin ve nitritin yan yana tayini ve gerçek örnek uygulaması yapıldı. Hidrazin için LOD değeri 0,15 µM, nitrit için LOD değeri 0,20 µM olarak bulundu.  
Üçüncü bölümde, rutenyum oksit ve CNT-NH2 yüzeyine Au nanoparçacıklarla modifiye edilerek optimizasyon çalışmaları yapıldı. Bu elektrotta hidrazin ve nitritin yan yana tayini ve gerçek örnek uygulaması yapıldı. Hidrazin için LOD değeri 10,30 µM, nitrit için LOD değeri 9,70 µM olarak hesaplandı. Amperometrik yöntem ile daha duyarlı tayinler gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Alternative energy sources are  renewable, economical, environmentally friendly, and available in nature and continuously produced. Fuel cells are one of the environmentally friendly and clean energy sources, and studies on this subject have been given importance in recent years. It is known that composite electrodes modified with carbon material, metal and metal oxide nanoparticles have a catalytic effect on the electron transfer rate. This thesis work consists of three parts.
In the first part, composite electrodes were prepared by electrochemical deposition of carbon-based materials, mixed-valent metal oxide (MeOx), metal oxide mixtures and metal nanoparticle on plain GCE. Electrochemical behavior of hydrazine oxidation was investigated by modifying MeOx on carbon-based materials such as GCE and CNT-NH2, CNT-COOH, C70, graphene oxide (GO). Modified electrode surfaces characterized by SEM-EDX, HRTEM, XRD, XPS and EIS. For the hydrazine oxidation peak current and potential, the modified surfaces with the best catalytic effect were determined. The use of these modified electrodes as anode material in fuel cells and their usability in sensor studies were investigated.
In the second part, optimization studies were carried out by modifying the manganese oxide and vanadium oxide mixtures with Au nanoparticles on the ERGO surface. Simultaneous determination of hydrazine and nitrite on this electrode and real sample application were performed. The LOD value for hydrazine was found to be 0.15 µM, and the LOD value for nitrite was found to be 0.20 µM.
In the third part, optimization studies were carried out by modifying the surface of ruthenium oxide and CNT-NH2 with Au nanoparticles. Simultaneous determination of hydrazine and nitrite and real sample application were made on this electrode. The LOD value for hydrazine was calculated as 10.30 µM, and the LOD value for nitrite was calculated as 9.70 µM. Sensitive determinations were also studied with amperometry.