Sübstitüe polianilin/kitosan kompozitlerinin sentezi, karakterizasyonu ve biyosensör özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and characterization of substitüted polyaniline/chitosan composites and biosensor applications
Yazar: AYŞE GÜL YAVUZ
Danışman: DOÇ. DR. AYŞEGÜL UYGUN ; PROF. DR. VENKAT BHETHANABOTLA
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, polianilin/kitosan (PANI/Ch) ve sübstitüe polianilin/kitosan kompozitleri [Poli(N-metilanilin)/kitosan (PNMAN/Ch), poli(N-etilanilin)/kitosan (PNEANI/Ch), poli(2-etilanilin)/kitosan (P2EANI/Ch) ] kimyasal ve elektrokimyasal yöntem ile sentezlendi, farklı teknikler ile karakterize edildi ve glikoz oksidaz enzim biyosensörü olarak özellikleri incelendi. Kimyasal yöntemde kompozitler üç farklı asit (CH3COOH, HCl ve H2SO4) ortamında sentezlendi ve sentez ortamının kompozitlerin özelliklerine etkisi incelendi. Sentezlenen kompozitlerin yapısal özellikleri Fourier Çevirimli İnfrared Spektroskopisi (FTIR) analizleri ile aydınlatılarak polimerleşme ve kompozit oluşumunu destekleyen spektrumlar elde edildi. Kompozitlerin yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile aydınlatıldı. Sentez ortamı ve sübstitüe grup değiştikçe morfolojinin değiştiği gözlemlendi. Kompozitlerin optik özellikleri UV-görünür bölge spektroskopisi (Uv-vis), ısıl kararlılıkları termogravimetrik analiz (TGA) ile incelendi. İletkenlik değerleri 25oC de dört nokta tekniği ile ölçüldü. Kompozitler arasında en yüksek iletkenlik kimyasal yöntemle sentezlenen PNMANI/Ch-H2SO4 kompozitinde 7,80x10-4 S/cm olarak bulundu. Elektrokimyasal yöntemle kompozitlerin sentezi H2SO4 asit ortamında gerçekleştirildi. Sentezlenen kompozitlerin yapılarının aydınlatılması için FTIR, SEM ve AFM teknikleri kullanıldı. Ayrıca elektrokimyasal davranışları dönüşümlü voltametri tekniği ile incelendi. Kompozitlerin biyosensör özelliklerinin incelenmesi için kronoamperometri tekniği kullanıldı. Kimyasal sentez ile elde edilen hidroklorik asit ortamında sentezlenen poli(2-etilanilin)/kitosan (P2EANI/Ch-HCl) kompozitinin 1,38 mM-18,51 mM, elektrokimyasal yöntem ile sülfürik asit ortamında sentezlenen poli(N-metilanilin)/kitosan (PNMANI/Ch-H2SO4) kompozitinin 0,06 mM-1,83 mM derişimdeki çalışma aralığı ile en geniş çalışma aralığına sahip oldukları belirlendi.

Abstract:
In this work, polyaniline/chitosan (PANI/Ch) and substituted polyaniline/chitosan poly(N-methylaniline)/chitosan, PNMANI/Ch; poly(N-ethylaniline)/chitosan, PNEANI/Ch; poly(2-ethylaniline)/chitosan, P2EANI/Ch conducting polymer composites were synthesized by chemical and electrochemical methods. Composites were characterized using various techniques, and their biosensor properties were investigated for glucose biosensor. Composites synthesized using the chemical method were produced with three different acid solutions (CH3COOH, HCl and H2SO4), and the effects of the synthesis media were investigated. The structures of the composites were found using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and from FTIR results polymerization was verified. Scanning electron microscopy (SEM) was used to explain surface morphologies of the composites. Changing the synthesis media and the substituted group of aniline were shown to effect the morphology. Optical properties of the composites were investigated by Ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis), and thermal properties were investigated by thermogravimetric analysis (TGA). Conductivity was measured using a four point probe. Among the composites PNMANI/Ch-H2SO4 has the highest conductivity with a value of 7,80x10-4 S/cm. Electrochemical synthesis of the composites were carried out in H2SO4. FTIR, SEM and atomic force microscopy (AFM) techniques were used to explain the composite structures. Additionaly, electrochemical behaviours of composites were investigated using Cyclic Voltammetry, Chronoamperometry was used to investigate biosensor properties of each composite. It is obtained that the greatest linear concentration ranges of glucose were found in the chemically synthesized composite poly(2-ethylaniline)/chitosan (P2EANI/Ch-HCl) with 1,38 mM-18,51 mM and electrochemically synthesized composite poly(N-methylaniline)/chitosan (PNMANI/Ch-H2SO4) with 0,06 mM-1,83 mM, respectively.