Geri Dön

Electrochemical synthesis of N-methylpyrrole and N-methylcarbazole copolymer on carbon fiber microelectrodes: Electrochemical response to dopamine

N-metilpirol ve N-metilkarbazol kopolimerinin karbon elyaf mikro elektrotlar üzerine elektrokimyasal sentezi: Dopamine karşı elektrokimyasal davranışı

  1. Tez No: 166281
  2. Yazar: ERKAN DOĞRU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SEZAİ SARAÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2005
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 78

Özet

N-METİLPİROL VE N-METİLKARBAZOL KOPOLIMERININ KARBON ELYAF MİKRO ELEKTROTLAR ÜZERİNE ELEKTROKİMYASAL SENTEZİ: DOPAMİNE KARŞI ELEKTROKİMYASAL DAVRANIŞI ÖZET N-Metilpirol ve N-Metilkarbazolün kopolimer filmleri karbon elyaf mikroelektrotlar üzerine elektrokimyasal yöntemle sentezlendi. Karbon elyaf üzerine birikme koşullan, monomer konsantrasyonunun kopolimerizasyona etkisinin yanısıra CV, FTIR, in-situ spektroelektrokimya, UV Visible spektrofotometre ve dört nokta prob iletkenlik yöntemleri kullanılarak homo ve kopolimerin elektrokimyası çalışıldı. Monomer oranının kopolimer oluşumundaki etkisi kaydedildi. İletken polimerlere dayanan yeni bir voltametrik elektrot geliştirildi ve biyosensör sisteminin birimi olarak kullanıldı. Poli[N-MPy-co-N-MCz] kopolimeriyle düzenlenmiş karbon elyaf mikroelektrotlann dopamine karşı biyosensör davranışı (tersinirliği) test edildi. Kaplı elekrotlar ilk 20 gün içerisinde yan tersinir özellik ve kararlı davranış sergilediler. Bu özellikleri onların dopamine karşı uygun bir sensör elektrodu olacağını göstermektedir. İletken polimerlerle çalışmanın en önemli zorluklarından biri elektronik yapılan sebebiyle çözünürlük problemi görülmesidir. Elektronik yapılarına uygun çözücüler içerisinde uygulamalar gerçekleştirilebilir. Böyle durumlarda kopolimerizasyona alkil sübstitüent içeren monomerlerle başlamak en uygun yöntem olduğu gözlenmiştir. Kopolimerizasyon reaksiyonlan mekanizma hakkında daha fazla bilgi sahibi olabilmek için farklı deney koşullarında gerçekleştirilmiştir. Elektrod yüzeyinde polimerin birikebilmesi için uygun çözücü seçimi önemlidir. Bazı araştırmacılar tarafından birçok aromatik bileşik için uygun çözücü ve uygun elektrokimyasal koşullar saptanmıştır. PolipSf-MPy-co-N-MCz] kopolimerinin elektrokimyasal polimerizasyonu aynı zamanda asetonitril-su karışımlarında gerçekleştirilmiştir. Su oram arttıkça elektrot yüzeyindeki polimer oluşumu azalmaktadır. Tek basma asetonitril ortamına göre çözeltiye geçen oligomerler daha hızlı olmaktadır. Su oram arttıkça polimerizasyonun engellendiği gözlenmiştir. Poli[N-MPy-co-N-MCz] kopolimerinin elektrokimyasal ve spektroskopik özellikleri CV, FTIR-ATR ve UV Visible yöntemleriyle çalışıldı. N-MCz ve N-MPy kopolimer filminin çözünmediği görüldü. İTO üzerine kaplanan kopolimer filmin nötral ve doplanmış hallerine ait UV Visible absorpsiyonu elde edildi. Deneysel koşullan kontrol edebilmek için elektrokimyasal polimerizasyonu etkileyen faktörler incelendi. Elektrokimyasal polimerizasyon, konsantrasyon, sıcaklık, elektrolit, karbon elyaf sayısı, tarama hızı gibi çok sayıda koşul ve parametreyle değişkenlik gösterir. Karbon elyafların çok küçük yapıda olması sebebiyle hassas çalışılması gerekmektedir. Daha kesin sonuçlar elde edebilmek için karbon elyaf sayısının bulunması yöntemi geliştirilmiştir. xmDöngülü Voltammetri Çalışması İletken veya redoks aktif heterosiklik monomerlerin kopolimer oluşumları herbir monomerin oksidasyon potansiyeline bağlıdır. Oksidasyon sırasında aynı zamanda homopolimerinde elektrot yüzeyinde oluşması mümkündür. Metilkarbazol gibi polimerine göre daha yüksek oksidasyon potansiyeline sahip monomerler yüksek potansiyelden dolayı polimerleri oluştukça parçalanmalar olabilir. Bu problem başka bir monomerin katılmasıyla ve bu şekilde konjugasyonun arttırılması ile çözülebilir. Metikarbazolün elektrokimyasal polimerizasyonu sonucu oluşan polimer büyük oranda çözünen türde oligomerler olması ve oluşan yapının kırılgan olması nedeniyle polimetilkarbazolün bu eksikliklerini modifiye etmek amacıyla metilpirol monomeriyle kopolimerizasyon çalışmaları yapılmıştır. Kopolimerin oksidasyon potansiyeli metilkarbazole göre daha düşük elde edilmiştir. Kopolimerizasyon sırasında elektrot yüzeyinde oluşan polimer miktarı polikarbazol ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Katı İletkenlik Ölçümleri Poli[N-MCz] homopolimeri ve Poli[N-MPy-co-N-MCz] kopolimeri galvanostatik (sabit akım) yöntemle platin elektrotlar üzerine kaplanmıştır. Elde edilen polimerlerin bir de sabit [N-MPy]o başlangıç monomerine karşılık farklı [N-MCz]o konsantrasyonlan kullanılarak homopolimer ve kopolimerin katı hal iletkenliği, uygulanan yük miktarı ve % verim ilişkisi incelenmiştir. Başlangıç monomer konsantrasyonunun artışıyla homopolimerin % veriminin, katı hal iletkenliğinin ve film oluşumu esnasında uygulanan yük miktarının ve doğru orantılı olarak arttığı görülmüştür. Oluşan kopolimerin ise % veriminin başlangıç monomer konsanrasyonuna bağlı olarak arttığı, buna karşılık, karşılık iletkenlik ve yük değerlerinin azaldığı görülmüştür (Tablo 1). Tablo 1 Farklı monomer konsantrasyonlarında elde edilen Poli[N-MCz] ve Poli[N- MPy-co-N-MCz] kopolimerinin % verim, katı iletkenlik ve yük sonuçlan. XIVDöngülü Voltammetri ve Katı iletkenlikleri Arasındaki İlişki Polimerizasyon sırasında elde edilen döngülü voltammetri sonuçlan, dört-nokta prob ile elde edilen katı iletkenlik sonuçlarıyla (Grafik 1) bağlantılı olduğu gözlenmiştir. Grafik 1 Kaplama esnasında döngülü voltmetreyle ölçülen akım yoğunlukları ile katı hal ölçümleri yapılan kopolimer filmin iletkenliklerinin farklı [N-MCz]o monomer konsantrasyonlarındaki karşılaştırılması Kopolimerin Dopamine Karşı Elektrokimyasal Davranışı Poli[N-MPy-co-N-MCz] kopolimeriyle kaplı karbon elyaf elektrotlar dopamine içeren pH 7 tampon çözeltisine alınmış ve elektrokimyasal olarak dopamine karşı -1.0 and 0.75 V aralığında 500 mVs"1 tarama hızıyla test edilmiştir. Polimer elektrotlar için E1/2 değerleri belirlenmiştir (Tablo 2). Bütün polimer elektrotlar dopamine karşı yan tersinir özellik göstermiştir. Kaplı elekroüar ilk 20 gün içerisinde yan tersinir özellik ve kararlı davranış sergilediler. Bu özellikleri onların dopamine karşı uygun bir sensör elektrodu olacağım göstermektedir. Tablo 2 Karbon elyaf üzerine kaplı homopolimer ve kopolimerlerin farklı günler için formal potansiyelleri XV

Özet (Çeviri)

ELECTROCHEMICAL SYNTHESIS OF N-METHYLPYRROLE AND N-METHYLCARBAZOLE COPOLYMER ON CARBON FIBER MICROELECTRODES: ELECTROCHEMICAL RESPONSE TO DOPAMINE SUMMARY Copolymer films of N-methylpyrrole (N-MPy) and N-methylcarbazole (N-MCz) were synthesized electrochemically onto a few single carbon fiber microelectrodes. Deposition conditions on the carbon fiber and influence of the monomer concentrations to the copolymerization as well as the electrochemistry of the resulting homopolymers and copolymers were studied using cyclic voltammetry, FTIR-ATR, in-situ spectroelectrochemistry, UV-Vis spectrophotometer and four- point probe conductivity. Effect of the monomer ratio on the formation of the copolymer was reported. A novel type of voltammetric electrode based on conducting polymers has been developed and used as a sensing unit of a sensory system, in which Poly[N-MPy-co-N-MCz] modified carbon fiber microelectrodes (CFMEs) was tested for its biosensor behaviour (reversibility) against dopamine. The CFME shows quasi-reversible and stable behaviour during the 20 days and it seems to be a suitable sensor electrode to dopamine. One of the problems involving conducting polymers is the difficulty of solubility in any solvent because of their delocalized % electronic structure, which is the very same molecular characteristic that gives rise to properties necessary for practical applications. When electronic properties are important, copolymerization starting from two conducting monomers that are substituted by alkyl group is more favorable. The copolymerization reactions of film were performed under different experimental conditions in order to get more information about the mechanism. The proper stability of radical cations is related to the solvent effect. That is, in order to obtain the products in the form of precipitates, the selection of proper solvents is important. The electrochemical polymerization of Poly[N-MPy-co-N-MCz] was also studied in the mixture of acetonitrile and water. In the presence of water, an increase in water content is resulted a decrease in deposition of the copolymer. Electrochemical and spectroscopic properties of a copolymer of N-MCz and N-MPy was studied by CV, FTIR-ATR and UV- Visible. The copolymer film of N-MCz and N-MPy is insoluble. UV- Visible absorption spectra of the copolymer have been obtained for solid film on ITO for neutral and doped form. Factors affecting the electrocopolymerization are investigated to control experimental conditions. Electrocopolymerization are related. to a lot of conditions and parameters such as, consantration, monomer ratio, temperature, electrolyte, number of carbon fiber, scan rate. Number of carbon fiber is very important to obtain reliable results because of their micro structure. In this study a new method developed to find number of CFME.Cyclic Voltammetry Study Obtaining electrically conductive and redox active random copolymer by electropolymerization of heterocyclic monomer depends on the oxidation potential of the corresponding monomers. In the case of monomer such as methylcarbazole having a high oxidation potential compared to its polymer, the high applied potential cause some degradation on resulting polymer. This problem can be overcome by extending the conjugation of monomer by introducing different monomers having lower oxidation than MPy results in significant reduction in the oxidation potentials. After the electrochemical polymerization of methylcabazole, polymer was brittle and almost soluble in acetonitrile. In this study, the electrocopolymerization of methylcarbazole with methypyrrole was studied order to improve the properties of methylcarbazole. The oxidation potential of the mixture of MPy and MCz is lower than that of methylcarbazole. Solid State Conductivity Polymer films of Poly[N-MCz] and Poly[N-MPy-co-N-MCz] were electrografted by galvanostatic way (constant current) onto platin electrodes. Obtained polymers were removed from electrode surface and prepared as pellet and used for solid state conductivity measurements. The solid state conductivity and charge versus initial monomer concentration for Poly[N-MCz] were given in table 1. Table 1 Effect of feed ratio of [N-MCz]o/[N-MPy]o on solid state conductivity, charge and yield, the concentration of NMPy was stay constant [N-MPy]o=0.01 M during copolymerization Conductivity of resulting polymer film, yield % and charge which was applied for the formation of such film versus concentration of monomer is in parallel line. The solid state conductivity of the resulting polymer and charge which was applied for the formation of such film versus concentration of monomer. In the case of the copolymer, conductivity and charge decreased with the increase of N-MCz concentration (Table 1). XIComparison between cyclic volammetry and solid state conductivity measurements It was also found that the peak current densities of electrogrowth of the copolymer films obtained by cyclic voltammetry measurements are well correlated to the conductivities of the corresponding films (Figure 1) which is measured separately by four-point probe method at the end of coating, allowing,one to use the current of peak currents for the prediction of final copolymeric film conductivities during the electrochemical growth process. c CD t Ü 9- 8- E o =>? 5- co c

Benzer Tezler

  1. Tez No

    104126

    Metil pirolün karbazol ve etil karbazol ile kimyasal ve elektrokimyasal polimerizasyonlarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi

    Chemically and electrochemical polymerization of methyl pyrrole with carbazole and ethyl carbazole

    MURAT ATEŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ

  2. Tez No

    380389

    Poli(N-metilpirol)'ün sodyum dodesilsülfat varlığında paslanmaz çelik yüzeyinde elektrokimyasal sentezi ve korozyon koruma performansının incelenmesi

    Electrochemical synthesis of poly(N-methylpyrrole) on stainless steel in the presence of sodium dodecylsulfate and investigation of its corrosion protection performance

    ELİF AKSUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    KimyaDumlupınar Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BÜLENT ZEYBEK

  3. Tez No

    202733

    Template synthesis of poly(n-methylpyrrole) and polypyrrole based supercapacitor: Fabrication and characterization

    Poly(n-metilpirol)'ün şablon sentezi ve polipirol tabanlı süperkapasitör: Üretim ve karakterizasyonu

    CANAN BARIŞTIRAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    KimyaSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUDA YÜRÜM

  4. Tez No

    172195

    Electrochemical composite formation of thiophene and N-methylpyrolle onto carbon fiber microelectrodes and their characterizations

    Tiyofen ve N-metilpirolün karbonfiber mikroelektrot üzerine elektrokimyasal kompozit oluşturulması ve karakterizasyonu

    HÜLYA GEYİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. SEZAİ SARAÇ

  5. Tez No

    523073

    Karbon çeliğinin çinko-demir (ZnFe) alaşım kaplama yüzeyinde üst katman olarak kopolimer filmlerin sentezi

    Synthesis of copolymer films as the upper layer of carbon steel on zinc-iron (ZnFe) alloy coated surface

    TAŞKIN ÇAMURCU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    KimyaHatay Mustafa Kemal Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ TUNCAY ÖZYILMAZ

Geri Dön