PROF. DR. HANDAN GÜLCE

Kalem ucu grafit elektrotların modifiye edilmesi ile bazik alkol yakıt hücreleri için anot katalizörlerinin hazırlanması

Bu çalışmada, metanol ve etanol gibi küçük molekül kütleli alkollerin bazik ortamdaki elektrokatalitik yükseltgenmesi için katalitik anot elektrotlarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Küçük molekül kütleli alkollerin elektrokatalitik yükseltgenmesi, doğrudan alkol yakıt hücrelerindeki uygulamalarından dolayı önemli bir prosestir. Karbon elektrotlarda alkollerin elektrokimyasal yükseltgenmesi, karbon materyallerinin yüksek yüzey alanına sahip olması ve yakıt hücresi elektrotlarında platin katalizör destek materyali olarak kullanılabilmesinden dolayı daha çok dikkat çekicidir. Bu tez çalışmasında, katalitik elektrotların hazırlanmasında polivinilferrosen ile modifiye edilmiş kalem ucu grafit (KUG) elektrotlar kullanılmıştır. Alkollerin elektrokatalitik yükseltgenmesi, kaplanmamış KUG elektrotlarda, polivinilferrosen ile kaplanmış KUG elektrotlarda ve polivinilferrosen ile kaplanmış ve Pt biriktirilmiş KUG elektrotlarda, dönüşümlü voltametri yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Alkollerin elektrokimyasal yükseltgenmesi için kullanılan elektrodun modifiye edilmesi, polimer film kalınlığı, Pt biriktirilmesi, alkollerin derişimi, elektrolit derişimi, gerilim tarama hızı ve sıcaklık gibi çeşitli deneysel parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Bazik ortamda alkollerin elektrokimyasal yükseltgenmesi için optimum koşullar belirlenmiştir. PVF kaplanmış ve Pt biriktirilmiş KUG elektrodun alkollerin yükseltgenmesinde iyi bir katalitik aktivite gösterdiği bulunmuştur. Ayrıca, hazırlanan elektrotların SEM görüntüleri alınarak morfolojik analizleri de yapılmıstır. SEM sonuçları da KUG elektrot yüzeyinin PVF ile kaplandığını ve PVF kaplanmış KUG elektrotta Pt partiküllerinin biriktirildiğini kanıtlamıştır.

2,5 dı[N-(ferrosenilmetil)amino]anilin’in polimeri, polimer kompozitlerinin üretimi ve spektroelektrokimyasal karekterizasyonları Preparation and spectroelectrochemical characterization of polymer and polymer composites of 2,5-di[N-(ferrocenylmethyl)amino]aniline

Bu çalışmada, yeni bir monomer olan 2,5-di[N-(ferrosenilmetil)amino]anilin (DFMAA), 2-nitro-p-fenilendiamin ile ferrosenkarboksilaldehitin reaksiyonu ile sentezlenmiştir. Monomerin kimyasal karakterizasyonu Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi, Fourier Transform Infrared Spektroskopisi yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. DFMAA’in elektrokimyasal davranışı dönüşümlü voltametri yöntemi ile incelenmiştir. DFMAA sürekli gerilim taraması ve sabit potansiyel elektrolizi yöntemleri kullanılarak Pt ve ITO elektrotlar üzerinde elektrokimyasal olarak polimerleştirilmiştir. Polimerin altın, bakır ve gümüş kompozit filmleri elektrokimyasal proses kullanılarak asetonitril çözeltisinde sentezlenmiştir. Hazırlanan polimer filmler elektrokimyasal ve spektroelektrokimyasal yöntemler ile karakterize edilmiştir. Uygulanan gerilimin değiştirilmesi ile polimer filmlerin elektronik geçişlerinin incelenmesi için spektroelektrokimyasal deneyler yapılmıştır. Polimerlerin farklı redoks hallerine karşılık gelen farklı gerilimlerin uygulanması ile polimer filmlerin absorpsiyon spektrumları kaydedilmiştir. Polimer filmlerin morfolojik yapıları Taramalı Elektron Mikroskopisi yöntemi ile incelenmiştir.

Eloksal prosesinde elektrolitik renklendirmede nitrat iyonlarının etkileri

Bu çalışmada; el oksal proseslerinde nötralizasyon banyosunda kullanılan nitrik asidin proseste ne gibi olumsuzluklara neden olacağı araştırılmıştır. Endüstriye uygun hazırlanan laboratuvar tipi pilot tesiste kontrollü olarak yapılan analizler sayesinde eloksal proseslerindeki elektro renklendirme banyosunda nitrat iyonunun etkileri incelenmiştir. Kullanılan yöntemler anodik oksidasyon ve anolok renklendirmedir. Endüstride prosesin işleyişi sırasında kimyasal taşınmalarla elektro renklendirme banyosuna gelen nitratın konsantrasyon etkisi farklı proses süreleri ve farklı uygulama voltajlarıyla incelenmiştir. Bazı dikkate değer sonuçlar saptanmıştır; * 100 ppm altındaki NO3- konsantrasyonu sistemde büyük çapta sorunlara neden olmamaktadır. 100 ppm üstündeki NO3- konsantrasyonu sistemi olumsuz etkilemektedir. * Renklendirme işleminin uzamasına neden olmaktadır. * Kütle kayıplarına neden olmakta ve maliyeti olumsuz yönde etkilemektedir. * Uygulanan voltajın yüksek olması durumunda anodik oksit tabakasının bozulmasına neden olmaktadır. * Homojen olmayan renk dağılımına neden olmaktadır. * Birim yüzeye düşen akım miktarını artırmakta ve enerji maliyetini yükseltmektedir. * Endüstride seri üretimlerde aynı şartlarda farklı renk tonlarına neden olmaktadır. Anahtar Kelimeler: Anodik oksidasyon (eloksal), elektrolitik renklendirme, analok renklendirme, nötralizasyon.

Poli diaminobenzo[c]sinnolin 5-oksit’in üretimi ve elektrokromik özelliklerinin incelenmesi

Bu tez çalışmasında 3,8-diaminobenzo[c]sinnolin-5-oksit(DABSO) monomerinin elektrokimyasal olarak polimerizasyonu ve elde edilen polimerin elektrokromik özellikleri incelenmiştir. DABSO monomerinin elektropolimerizasyonu sürekli gerilim taraması yöntemi kullanılarak Pt ve ITO elektrot yüzeyinde gerçekleştirilmiştir. Elektrokimyasal polimerizasyonu etkileyen gerilim tarama aralığı, gerilim tarama hızı, monomer derişimi, döngü sayısı gibi parametreler optimum koşullar araştırılarak belirlenmiştir. Hazırlanan polimer filmin optik ve elektrokromik özelliklerinin incelenmesi amacıyla optoelektrokimyasal çalışmalar yapılmıştır. Uygulanan gerilimin değiştirilmesi ile polimer filmin elektronik geçişlerindeki değişim, çift potansiyel kronoamperometri tekniği ve Uv-görünür bölge absorpsiyon spektrometresi ile araştırılmıştır. +1,0 V potansiyel uygulandığında polimer filmin rengi yeşile yakın bir tonda iken -0,5 V potansiyel uygulandığında turuncuya yakın bakır renkli bir tona değişmektedir. Polimerin optik zıtlığı ise 640 nm’de %20 olarak bulunmuştur. Polimerin iletkenliği dört noktalı iletkenlik ölçüm cihazı ile ölçülmüş ve 2,65×10-2 s¬/cm olarak elde edilmiştir. Polimer filmin morfolojik yapısı taramalı elektron mikroskopisi yöntemi ile incelenmiştir.

Lisin tayini için yeni amperometrik biyosensörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Bu doktora tez çalışmasında, amperometrik lisin tayini için polivinilferrosen (PVF) polimeri temelli ve metal parçacıkları biriktirilmiş Pt elektotlara lisin oksidaz (LyOx) enzimi immobilize edilerek lisin biyosensörleri tasarlanmıştır. Biyosensörlerin amperometrik cevapları enzimatik reaksiyonlar sonucu oluşan hidrojen peroksitin sabit potansiyelde yükseltgenme akımının ölçümü ile gerçekleştirilmiştir. PVF polimerinin elektrot yüzeyine kaplanmasında iki farklı yöntem kullanılmıştır. İlk yöntemde elektrodun PVF polimeri ile kaplanması daldırma-kurutma yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Polimer modifiye elektrot yüzeyinde LyOx enziminin immobilizasyonu ile PVF-LyOx biyosensörü, PVF modifiye elektrot üzerinde altın veya platin parçacıkları biriktirip daha sonra LyOx immobilizasyonu ile PVF-Au-LyOx ve PVF-Pt-LyOx biyosensörlerleri hazırlanmıştır. Biyosensörler için polimerik film kalınlığı, pH, sıcaklık, substrat ve enzim derişimi, kararlılık ve girişim etkileri araştırılmıştır. Polimer yüzeyde metal parçacıklarının biriktirilmesi ile hazırlanan biyosensörlerin cevap akımlarının, termal kararlılığının, doğrusal çalışma aralığının, depolama ve kullanım kararlılığının PVF-LyOx biyosensöründen daha yüksek olduğu gözlenmiştir. İkinci yöntemde ise PVF içeren 0,1 M tetrabutilamonyumperklorat (TBAP) -metilen klorür (CH2Cl2) çözeltisinde Ag/AgCl elektroda karşı 0,7 V sabit gerilimde polimerin yükseltgenmiş formu olan polivinilferrosenyum Pt elektrot yüzeyine kaplanmış ve LyOx immobilizasyonu ile PVF+LyOx? biyosensörü hazırlanmıştır. Polivinilferrosenyum yüzeyde H2PtCl6 çözeltisinde Ag/AgCl elektroda karşı -0,15 V’da platin biriktirilmesiyle PVF+LyOx?-Pt biyosensörü hazırlanmış ve her iki elektrot için optimum çalışma şartları belirlenmiştir. Bu biyosensörlerin doğrusal çalışma aralığının, cevap akımının, kararlılığının ilk yöntem kullanılarak hazırlanan biyosensörlerden daha yüksek olduğu gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Polivinilferrosen, lisin, biyosensör, lisin oksidaz

Hidrojen peroksitin elektrokimyasal tepkimeleri için katalitik elektrotların geliştirilmesi

Bu çalışmada hidrojen peroksitin elektrokimyasal davranışları incelenmiş ve hidrojen peroksitin elektrot tepkimeleri için katalitik elektrotlar geliştirilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde, kaplanmamış Pt elektrot, PVF ile kaplanmış Pt elektrot, PVF ile kaplanmış ve Pt biriktirilmiş Pt elektrot için hidrojen peroksitin elektrokimyasal davranışları dönüşümlü voltametri ve kronoamperometri yöntemleriyle incelenmiştir. Hidrojen peroksitin yükseltgenme potansiyeli kaplanmamış Pt elektrota +0,25 V, PVF-Pt elektrotta +0,285 V ve PVF-Pt-Pt elektrotta +0,3 V da gözlenmiştir. İndirgenme potansiyeli ise kaplanmamış Pt elektrotta -0,3 V, PVF-Pt elektrotta -0,32 V ve PVF-Pt-Pt elektrotta -0,34 V da gözlenmiştir. Pt elektrotun modifiye edilmesiyle hidrojen peroksitin yükseltgenme pik potansiyelinin daha pozitif değerlere, indirgenme pik potansiyelinin daha negatif değerlere kaydığı belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, deneysel çalışmalarda tampon çözelti olarak kullanılan fosfat tamponu için derişim, çalışma pH’ı ve sıcaklık etkisi; kaplanmamış Pt elektrota, PVF-Pt elektrotta ve PVF-Pt-Pt elektrotta incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda hidrojen peroksitin elektrokimyasal davranışlarının incelenmesinde en iyi elektrokatalitik aktivitiye sahip yüzey 0,1M NaH2PO4, pH: 7,40 tamponunda 25 oC de PVF-Pt-Pt elektrot olduğu belirlenmiştir.

Etil ferrosenilmetil 3,4-piroldikarboksilatın sentezi, elektropolimerizasyonu ve elektrokromik özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada, yeni bir monomer olan etil ferrosenilmetil 3,4-piroldikarboksilat, dietil 3,4-piroldikarboksilat ile ferrosenmetanolün transesterleşme reaksiyonu ile sentezlenmiştir. Monomerin kimyasal karakterizasyonu Nükleer Manyetik Rezonans (1H-NMR) ve Fourier Transform İnfrared Spektroskopisi (FT-IR) spektroskopisi yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Etil ferrosenilmetil 3,4-piroldikarboksilatın elektrokimyasal davranışı dönüşümlü voltametri yöntemi ile incelenmiştir. Etil ferrosenilmetil 3,4-piroldikarboksilat sürekli gerilim taraması ve sabit potansiyel elektrolizi yöntemleri kullanılarak Pt ve ITO elektrotlar üzerinde elektrokimyasal olarak polimerleştirilmiştir. Hazırlanan polimer filmler elektrokimyasal ve spektroelektrokimyasal yöntemler ile karakterize edilmiştir. Uygulanan gerilimin artırılması ile polimer filmlerin elektronik geçişlerinin incelenmesi için spektroelektrokimyasal deneyler yapılmıştır. Polimerlerin farklı redoks hallerine karşılık gelen farklı gerilimlerin uygulanması ile polimer filmlerin absorpsiyon spektrumları kaydedilmiştir. Polimer filmlerin morfolojik yapıları SEM yöntemi ile incelenmiştir. Polimerin elektrokimyasal kararlılığı dönüşümlü voltametri yöntemi ile incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Elektrokimyasal polimerizasyon; Spektroelektrokimyasal özellikler; Etil ferrosenilmetil 3,4-piroldikarboksilat; Ferrosen