Electrodeposition and characterization of Ni-W nanowires on anodized aluminum oxide templates
Anodize alüminyum şablonlara elektrolitik kaplama yontemiyle Ni-W nanotellerin kaplanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 327289
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Ni-W alaşımlarının elektrokaplama yöntemiyle üretilmesi ilgi çekici bir konudur. Kaplama sonucu elde edilen ürünler, tribolojik, manyetik, elektriksel ve elektro-erozyon özellikleri açısından benzersiz bir bileşime sahiptir. Bu yöntemle üretilen Ni-W kaplamalar yüksek çekme mukavemeti ve sertlik özelliklerinin yanısıra, güçlü asitlere karşı yüksek direnci ve yüksek ergime sıcaklığıyla ön plana çıkmakta ve sert krom kaplamalara alternatif olarak görülmektedir. Bu özelliklerin yanısıra, Ni-W alaşımları, hidrojen çıkışı ve sülfürden arındırma gibi işlemler açısından elektrokatalitik özellikleriyle umut vaad etmektedir.Bu çalışmanın amacı, grubumuz tarafından daha önceden geliştirilen bir yöntem yardımıyla kendi kendini taşıyabilen Ni-W nanotel üretmek ve karakterizasyon çalışmalarını yürütmektir. Yapılan deneyler, şablon olarak anodize alüminyum oksit (AAO) şablonların, grubumuzca zinkatlama yöntemine dayanan bir metotla aktifleştirilmesi ve doğru akım elektrolitik kaplama yöntemi ile AAO şablonlara Ni-W nanotel kaplanmasına dayanmaktadır. Kaplama devam ettirildikçe porlar Ni-W nanoteller ile doldırılmakta ve ardından AAO ve Al katmanları çözülerek geriye kendi kendini taşıyabilen nanoteller kalmaktadır.Ni-W nanotellerin üretimi için öncelikle AAO şablonların üretimi optimize edilmiştir. Önceden tavlanan ve elektro parlatma işlemine tabi tutulan saf alüminyum numuneler, okzalik asit ile iki basamaklı anodizasyon basmaklarından geçirilmiş; yaklaşık100nm por çapı elde edilmiştir. Anodizasyon süresi ayarlanarak kalınlık 2 µm elde edilmiştir. Elde edilen porlu yapının tabanları elektrokimyasal ayrışma ve zinkatlama yöntemi ile doğru akım elektrolitik kaplama için hazır hale getirilmiştir. Elektrolitik kaplama deneyleri 1.25 A/dm2, 1.56 A/dm2, 1.87 A/dm2 ve 2.18 A/dm2 değerlerinde gerçekleştirilmiştir. Atomik %9 W içeren Ni-W alaşım eldesi için optimizasyonlar yapılmış; kullanılan çözeltinim kritik pH ve kaplama anındaki akım yoğunluk değerleri ortaya çıkarılmıştır. Deneylerin sonunda, uzunlukları 1.5-1.8 µm ve çapları ortalama 120 nm ile 140 nm arası değişen Ni-W nanoteller başarı ile üretilmiştir. Elde edilen numuneler Watts çözeltisi ile kalınlaştırılmış ve ardından AAO ve Al katmanları NaOH çözeltisinde çözülmüştür; kendi kendini taşıyan Ni-W nanoteller üretilmiştir. Ardından FEG-SEM ve XRD analizleri yapılmış, elektrokatalitik özellikleri polarizasyon eğileri üzerinden incelenmiş ve Ni-W nanotellerin düz elektrolitik Ni kaplamalara göre davranışı irdelenmiştir. Deney sonuçları, yapı içine oksit katılımı engellenebilirse Ni-W nanotellerin elektrokatalitik malzeme olarak kullanılabilme potansiyeline sahip oldukları göstermiştir. Bu üretim yöntemi sayesinde ilk defa kendi kendini taşıyabilen Ni-W nanotel yapılar üretilmiştır; ve yüksek yüzey alanları nedeniyle kullanım alanlarının genişleyeceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
The electrodeposition of Ni-W alloys is an interesting subject due to the unique properties of the final products such as the combination of tribological, magnetic, electrical and electro-erosion properties. They exhibit high tensile strength and hardness properties, high resistance to strong acids and have high melting temperature. They are also considered as alternative for hard chromium coatings. Besides these properties Ni-W alloys are promising materials for electrocatalytic applications such hydrogen evolution, desulphurization.The aim of this study was to produce free standing Ni-W alloy nanowires with a previously developed method in our group and to conduct characterization analyses. The method is based on using anodized alumium oxide (AAO) as templates. With a special method based on zincating that was developed within the group, the bottoms of the pores of the prepared AAO templates are activated. By this process the AAO templates become ready for filling the pores with metal using DC electroplating. By continuing the electrodeposition after filling of the pores, the wires within the pores are covered by a layer of the same metal. This layer supported the wires after dissolving away the AAO and aluminum creating an easily handled free standing structure.For the production of Ni-W nanowires the parameters of the AAO template formation was optimized. After two step anodization of annealed and electropolished pure aluminum in oxalic acid solutions well ordered pores around 100 nm in diameter was obtained. The length of the pores was adjusted to 2 µm by tuning the anodization time. This porous structure was pore bottom activated with a method based on electrochemical dissociation and zincating that allowed the DC electrodeposition starting from pore bottoms. The samples were electrodeposited in 1.25 A/dm2, 1.56 A/dm2, 1.87 A/dm2 and 2.18 A/dm2 . After optimization of Ni-W alloy deposition for obtaining 9 at% W in the deposit pore filling experiments were conducted revealing the need of futher optimization for achieving a succesfull electrodeposition within the pores. The critical role of solution pH and deposition current density was revealed. At the end of the experiments, Ni-W nanowires with the length of 1.5-1.8 µm and diameters ranging from 120nm to 140 nm were produced. After thickening the Ni-W coated layer with Watts solution and dissolving the AAO and Al layers of the samples in NaOH solution, free-standing Ni-W nanowires were obtained. FEG-SEM, XRD analyses were performed and polarization curves for electrocatalytic activity were investigated. It was demonstrated that Ni-W nanowires have a potential to be utilized as electrocatalysts if oxide formation in the structure is avoided. This method of production introduced is the first study that showed the possibility of the production of free standing Ni-W structures with the said method and believed to extend the high surface area related applications, such as catalysis, of these alloys.
Benzer Tezler
- Electrocatalytic water splitting with Prussian blue analogues under external stimuli
Prusya mavisi analoglarıyla dış uyarıcıların desteğinde elektrokatalitik suyun parçalanması
WAQAR AHMAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERDİ KARADAŞ
- Ni-Fe ince filmlerin elektrodepozisyonu ve karakterizasyonu
Electrodeposition and characterization of Ni-Fe thin films
HİLAL TOPÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Fizik ve Fizik MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAKAN KÖÇKAR
DOÇ. DR. MÜRSEL ALPER
- Electrodeposition and characterization of nickel/titanium carbide nanocomposites
Nikel/titanyum karbür nanokompozitlerin elektrodepozisyonu ve karakterizasyonu
NURCAN ACET
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA
- Ppy-co ve ppy-coni malzemelerin elektrodepozisyonla üretilmesi ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
DİLEK VATANSEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜRSEL ALPER
- Elektrodepozisyonla sentezlenen NiFe alaşım ve NiFeCu/Cu süperörgülerin yapısal, manyetik ve magnetotransport karakterizasyonu
Structural, magnetic and magnetotransport characterization of the NiFe alloys and NiFeCu/Cu superlattices synthesised by electrodeposition
HİLAL KURU
Doktora
Türkçe
2009
Fizik ve Fizik MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN KÖÇKAR
PROF. DR. MÜRSEL ALPER