Karbon bazlı katkılı modifiye elektrotların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of carbon-based doped modified electrodes
Yazar: MUSTAFA KENAN YURTÇU
Danışman: PROF. DR. FİLİZ KURALAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Elektrokimya farklı uygulama alanlarına hizmet eden önemli disiplinlerden biridir. Bu disiplin yükseltgenme ve indirgenmeye dayalı redoks tepkimelerini temel alarak; kalitatif ve kantitatif tayin amaçlı çalışmalarda, enerji uygulamalarında ve korozyon çalışmaları gibi alanlarda sağlamış olduğu avantajlar nedeniyle sıklıkla tercih edilmektedir. Elektrokimyasal çalışmalar, temel olarak çalışma adı verilen bir elektrot vasıtası ile gerçekleştirilir. Bu aşamada seçilen yönteme göre kullanılan diğer elektrotlar da sisteme katkı sunar. Çalışma elektrodunun modifikasyonu performansın iyileştirilebilmesi adına en önemli basamaklardan biridir. Özellikle nanoteknoloji temelli malzemeler sayesinde modifiye elektrotlar, yalın (modifikasyon içermeyen) elektrot substratlarına göre oldukça avantajlı konuma gelmiştir. Bu bilgiler temel alınarak, bu tez çalışmasında grafit elektrotlar karbon temelli yapılar ile modifiye edilmiş ve devamında oluşturulan modifiye elektrotlara metal temelli yapılar katkılanarak nihai elektrotların elektrokimyasal davranışları incelenmiştir. Ayrıca bu elektrotlar ile elektroanalitik çalışmalar da gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda, ilk aşamada; kalem grafit elektrotlar (PGE'ler) asetilen siyahı (AB) ile modifiye edilmiş, daha sonra bu elektrotlara politriptofan kaplanmıştır. Kaplı elektrotlara devamında altın (Au), bakır (Cu) ve Au-Cu metal tuzları kullanılarak elektrokimyasal yöntemler ile metal temelli yapıların depozisyonu yapılmıştır. Ayrıca sadece polimer modifiye elektrotlar da hazırlanmıştır. Oluşturulan elektrotların hidrazin ve folik asit için cevapları incelenmiştir. Modifiye elektrotların morfolojileri taramalı elektron mikroskopisi (SEM), elementel kompozisyonları ise enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile incelenmiştir. Diğer bir karakterizasyon çalışması ise elektrokimyasal yöntemleri içermekte olup, bu amaçla dönüşümlü voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisinden (EIS) faydalanılmıştır. Yalın elektrodun özelliklerini daha da iyileştirmek amacıyla kullanılan karbon bazlı yapıların ve bu yapılara yapılan metal temelli katkılamaların elektrokimyasal özellikleri iyileştirdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Electrochemistry is one of the important disciplines serving different application areas. This discipline, which is based on redox reactions related to oxidation and reduction, is frequently preferred due to the advantages it provides in areas such as qualitative and quantitative determination studies, energy applications and corrosion studies. Electrochemical studies are basically performed through an electrode called working. At this stage, other electrodes used according to the chosen method also contribute to the system. Modification of the working electrode is one of the most important steps to improve performance. Based on this information, in this thesis study, graphite electrodes were modified with carbon-based structures and the electrochemical behaviors of the final electrodes were examined by adding metal-based structures to the modified electrodes. Additionally, electroanalytical studies were carried out with these electrodes. In this context, in the first stage; pencil graphite electrodes (PGEs) were modified with acetylene black (AB), then polytryptophan was coated on these electrodes. Subsequently, metal-based structures were deposited on the coated electrodes by electrochemical methods using gold (Au), copper (Cu) and Au-Cu metal salts. Additionally, only polymer modified electrodes were also prepared. The responses of the created electrodes for hydrazine and folic acid were examined. The morphologies of the modified electrodes were examined by scanning electron microscopy (SEM), and their elemental compositions were examined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Another characterization study included electrochemical methods, and cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used for this purpose. It has been determined that the carbon-based structures used to further improve the properties of the bare electrode and the metal-based doping made to these structures improve the electrochemical properties.