Bakırın elektrokimyasal özellikleri üzerine kendiliğinden oluşan silan filmlerinin etkisi
Effects of the self-assembled silane monolayers on the electrochemical properties of copper
Yazar: ASLI ŞENOL
Danışman: PROF. DR. AYSEL YURT ECE
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Silan türevlerinin (3-merkaptopropiltrimetoksisilan, N-2-aminoetil-3-aminopropiltrimetoksisilan, 3-aminopropiltrietoksisilan, Oktadesiltriklorosilan, Oktadesiltrimetoksisilan) kendiliğinden oluşan tek tabakalarının oluşumu ve asidik ortamda bakırın elektrokimyasal davranışları üzerine koruyucu etkisi elektrokimyasal yöntemler (elektrokimyasal kuartz kristal mikroterazi, EQCM ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi, EIS) ile incelenmiştir.  Her iki yöntemle yapılan ölçümler sonucunda silan çözeltilerinin derişiminin artmasıyla, yüzey filmlerinin koruyucu etkinliğinin arttığı bulunmuştur.  Bu durumun silan moleküllerinin bakır yüzeyine adsorpsiyonundan kaynaklandığı ve adsorpsiyonun Langmuir adsorpsiyon izotermine uygun olduğu saptanmıştır.  Yüzey analizleri ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) yöntemi ile yapılmış ve yüzeyde koruyucu bir film tabakasının oluştuğu sonucuna varılmıştır. Yapı-etki ilişkisini araştırmak amacıyla MNDO yarı-semi empirik hesaplama yöntemi ile kuantum kimyasal hesaplamalar yapılmıştır. Elde edilen parametreler SAM oluşum sürecinde MER-Silan, N-Silan, A-Silan moleküllerinin bakır yüzeyine kimyasal adsorsiyon mekanizması ile adsorplandıklarını,  C-Silan ve M-Silan moleküllerinin ise fiziksel adsorpsiyon yoluyla adsorplandıklarını göstermektedir. Oluşan SAM'lerin kalitesinin ve koruyuculuğunun MER-Silan>N-Silan>A-Silan>C-Silan>M-Silan sıralamasını izlediği saptanmıştır. 
Kuartz kristallerin türünün silan filmleri üzerine etkisini araştırmak amacıyla Cr/Au ve Ti/Au kuartz kristaller, silan yüzey filmleri ile kaplanmış ve aralarındaki fark incelenmiştir.  Yüzey filmlerinin koruma yüzdeleri arasındaki farkın, kristalde kullanılan farklı metal çiftlerinin yarattığı farklı kristal rezonans frekanslarından kaynaklanabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
The formation of self assembled monolayers of silane derivatives (3-mercaptopropyltrimethoxysilane, N-2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, Octadecyltrichlorosilane, Octadecyltrimethoxysilane) and also the effect of monolayers on the electrochemical behaviour of copper in acidic media were investigated by electrochemical methods (electrochemical quartz crystal microbalance, EQCM and electrochemical impedance spectroscopy, EIS).  Both of these measurements indicate that the protection efficiencies of silane films increase with increasing of the concentration of silane solutions.  This reveals that formation of silane films were mainly due to adsorption of molecules on copper surface.  It was found that the adsorption of silane molecules on copper obey Langmuir adsorption isotherm.  Surface analysis have been made by scanning electron microscopy (SEM) and that a protective film formed on the metal surface was concluded.  The relationship between the protection efficiencies of studied silanes and their molecular structure has been investigated using quantum chemical parameters obtained by MNDO semi-empirical methods.  Obtained quantum chemical parameters show that adsorption of MER-Silane, N-Silane, A-Silane molecules have chemical mechanism whereas C-Silane and M-Silane molecules have physical mechanism on copper surface.    It was found that the protection efficiencies of the silane molecules follow the order of MER-Silan>N-Silan>A-Silan>C-Silan>M-Silan.
Both of the Cr/Au and Ti/Au quartz crystals were coated with silane films and the difference in the properties of monolayers were examined.  Obtained results indicate that this difference is due to the different crystal resonant frequencies.