Modifiye elektrotların geliştirilmesi ve voltametrik tayinlerde kullanılmalarının incelenmesi
Development of modified electrodes and investigation of their utilization in the voltammetric techniques
Yazar: SEVGİ GÜNEY
Danışman: DOÇ. DR. GÜLCEMAL YILDIZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Elektroanalitik yöntemler = Electroanalytical methods ; Elektrokimya = Electrochemistry ; Elektrokimyasal indirgeme = Electrochemical reduction ; Elektrokimyasal oksidasyon = Electrochemical oxidation

Özet:
Kimyasal olarak modifiye edilmiş elektrotlar, çeşitli organik ve inorganik modifiye edicilerin elektrot yüzeyine yerleştirilmesi ile elde edilirler. Modifiye edilmiş elektrotlar voltametrik, amperometrik ve potansiyometrik sensörler olarak analitik tayinlerde hassasiyetin, seçiciliğin veya kararlılığın arttırılması amacı ile tasarlanırlar. Ayrıca, güneş enerjisinin depolanması, seçici elektro-organik sentez, elektrokromik malzemeler, korozyon önleme gibi modifiye elektrotların çok sayıda uygulama alanı vardır.Bu tez çalışmasında, hedef metal iyonları ve moleküllerin voltametrik yöntemlerle seçici ve hassas tayinlerinde kullanılacak modifiye karbon esaslı elektrotların elde edilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla fiziksel, elektrokimyasal ve karbon pasta modifiye elektrot gibi farklı yöntemler kullanılarak çalışma elektrotları hazırlanmıştır.Çalışmanın ilk kısmında, yeni bir podand türevi olan 1,8-bis(o-amidofenoksi)-3,6-dioksaoktan(AAP)'nin tampon çözelti ve pH gibi farklı ortamlardaki elektrokimyasal özellikleri incelenmiştir. Belirlenen en uygun koşullar varlığında AAP'nin metal iyonu bağlama özelliği elektrokimyasal yöntemler ile açığa çıkartılmıştır.AAP ile modifiye edilmiş camsı karbon ve karbon pasta elektrotlar hazırlanarak hedef metal iyonu analizine ait analitik parametreler belirlenmiştir. Ayrıca metal iyonu analizindeki aktivitelerini kıyaslamak suretiyle iki modifikasyon yönteminin birbirine karşı üstünlükleri ortaya konulmuştur.Çalışmanın ikinci kısmında, flavonların en temel üyesi olan 3-Hidroksiflavon'un (3-HF) elektrokimyasal karakterizasyonu ve metal iyonları ile etkileşimleri farklı pH daki tampon çözeltilerde döngülü voltametri ve diferansiyel puls voltametrisi yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. 3-HF ile modifiye edildiğinde elektrodun hedef metal iyonunun analizindeki seçiciliği ve hassasiyeti camsı karbon elektroda göre karşılaştırılmıştır.Çalışmanın üçüncü kısmında, fizyolojik öneme sahip organik moleküllerin hassas ve spesifik tayini 9-aminoakridin (9-AA) ile modifiye edilmiş elektrot kullanılarak incelenmiş ve camsı karbon elektroda kıyasla daha yüksek elektrokatalitik aktivite sergilediği bulunmuştur. Diğer taraftan, çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve 9-AA nın kullanıldığı yeni bir modifikasyon sistemi oluşturularak, modifiye elektrodun hedeflenen organik moleküllerin yükseltgenmesindeki elektrokatalitik davranışı incelenmiştir. Ayrıca, MWCNT ve 9-AA ile hazırlanan modifiye elektrot kullanılarak L-trosin ve L-triptofan aynı çözelti içinde belirlenmiştir.

Abstract:
Chemically modified electrodes have been obtained by immobilization of various organic and inorganic modifiers on the surface of electrode. Modified elctrodes are designed to aim for the improvement of stability, sensitivity and selectivity in analytical applications as voltammetric, amperometric and potantiometric sensors. In addition, there have been many applications of modified electrodes such as storage of solar energy, selective electro-organic synthesis, electrochromic materials and inhibition of corrosion.In this thesis, it is aimed to obtain carbon-based modified electrodes for selective and sensitive determination of target metal ions and molecules by voltammetric methods. For this purpose, working electrodes were prepared using different methods such as physical, electrochemical and carbon paste modified electrode.In the first part of the study, electrochemical properties of a new type podand, 1,8-bis(o-amidophenoxy)-3,6-dioxaoctane (AAP), were investigated upon buffer solution and pH. Metal binding property of AAP was elucidated by electrochemical methods under the defined optimum conditions.Analytical parameters which belong to analysis of target metal ion were determined by preparing glassy carbon and carbon paste electrodes modified with AAP. In additon, advantages of each modification methods were evaluated by comparing the activities during the analysis of metal ion.In the second part of the study, electrochemical characterization of 3-Hydroxyflavone (3-HF), which is the basic member of the flavones, and interaction with metal ions were evaluated by cyclic voltammetry and differential puls voltammetry in different pH and buffer solutions. Selectivity and sensitivity of electrode modified with 3-HF was compared with that of the glassy carbon electrode.In the third part of the study, selective and sensitive determination of physiologically important organic molecules was investigated using electrode modified with 9-aminoacridine (9-AA) and it was found that modified electrode exhibited high electrocatalytic activity compared with that of the glassy carbon electrode. On the other hand, electrocatalytic behavior of modified electrode on oxidation of target organic molecules was investigated by establishing a new modification system that uses the multi wall carbon nanotube (MWCNT) and 9-AA. It was shown that, L-tyrosine and L-tryptophan could be determined in the same solution by using modified electrode prepared with MWCNT and 9-AA.