Diazonyum metodu ile modifiye edilmiş gc elektrot üzerinde metal nanopartiküllerin sentezi ve elektrokatalitik aktiviteleri
Synthesis of metal nanoparticles on gc electrode modified with the diazonium method and their electrocatalytic activities
Yazar: ÖMER FARUK ÜNAL
Danışman: PROF. DR. DUYGU EKİNCİ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Diazonyum tuzları = Diazonium salts ; Hidrazin hidrat = Hydrazine hydrate ; Katalizörler = Catalysts ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Nitrobenzen = Nitrobenzene

Özet:
Amaç: Bu tez çalışmasında, piridin tip heteroaromatik moleküller ile kovalent olarak modifiye edilmiş camsı karbon (GC) elektrotlar üzerinde altın (AuNP), platin (PtNP) ve paladyum (PdNP) nanopartiküller içeren yeni bir elektrokimyasal sensör platformu geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Öncelikle diazonyum yüzey modifikasyon metodu kullanılarak camsı karbon (GC) elektrot yüzeyleri piridin ve fenantrolin halkaları ile kovalent bir şekilde kaplandı. Daha sonra, piridin ve fenantrolin molekülleri ile modifiye edilmiş GC yüzeylerine önceden adsorbe edilen AuCl4-, PtCl4- ve PdCl4- iyonlarının elektrokimyasal indirgenmesi yoluyla AuNP, PtNP ve PdNP'lerin oluşumu sağlanarak yeni kompozit elektrotlar elde edildi. Karşılaştırma yapmak için nanopartiküller in-situ üretilen benzendiazonyum tuzlarının elektrokimyasal indirgenmesiyle elde edilen polifenilen filmler (PPh) üzerinde de hazırlandı. Metal nanopartiküllerin varlığı, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), X-ışını kırınımı (XRD) gibi spektroskopik teknikler kullanılarak karakterize edildi. Ayrıca kompozit elektrotlar üzerinde nitrobenzen (NB) ve hidrazin hidratın (HH) bireysel tayini dönüşümlü voltametri (CV) ve diferensiyal puls voltametri (DPV) yöntemleri ile araştırıldı.
Bulgular: AuNP, PtNP ve PdNP'ler ile modifiye edilmiş elektrotların, boş GC ve piridin ve fenantrolin molekülleri ile modifiye GC elektrotlarına kıyasla hidrazin/nitrobenzene karşı mükemmel oksidasyon/indirgeme kabiliyeti sergilediği belirlenmiştir. Nanopartikül dağılımının homojenliğinin, organik filmin doğasına güçlü bir şekilde bağlı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, oluşturduğumuz yeni kompozit elektrotların düşük tayin sınırı ve geniş konsantrasyon aralığında NB ve HH'ın tayini için yüksek hassasiyet gösterdiği gözlenmiştir.
Sonuç: Bu çalışmayla, elde edilen yeni kompozit elektrot materyallerin, yeni sensörlerin imalatına basit ve nispeten ucuz bir yaklaşım sunan malzemeler olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Purpose: This thesis aims to develop a new electrochemical sensor platform based on composite electrodes formed of gold (AuNP), platinum (PtNP) and palladium (PdNP) nanoparticles on the electrodes covalently modified with pyridine type hetereoaromatic molecules.
Method: Firstly, GC electrode surfaces were covered covalently with pyridine and phenanthroline rings by using the diazonium surface modification method. Then, new composite electrodes were obtained by electrochemical reduction of AuCl4-, PtCl4- and PdCl4-  ions pre-adsorbed on to GC surfaces modified with pyridine and phenanthroline molecules. In order to make comparison, nanoparticles were also prepared on polyphenylene films (PPh) obtained by electrochemical reduction of in-situ produced benzenediazonium salts. The presence of metal nanoparticles was characterized by using spectroscopic techniques such as scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD). Furthermore, the determination of nitrobenzene (NB) and hydrazine hydrate (HH) on composite electrodes were investigated by cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV) methods.
Findings: The electrodes modified with AuNP, PtNP and PdNPs exhibited excellent oxidation/reduction ability to hydrazine hydrate/nitrobenzene compared to bare GC and modified GC by pyridine and phenanthroline molecules. The homogeneity of the nanoparticle distribution was determined to be strongly dependent on the nature of the organic film. In addition, it was observed that the new composite electrodes showed high sensitivity for the determination of NB and HH in a low detection limit and wide concentration range. 
Results: In the light of this study, it is determined that the obtained new composite electrode materials are the ones that offer a simple and relatively low-cost approach to the production of new sensors.