Tungsten oxide modified electrodes and their electrocatalytic applications
Tungsten oksit modifiye elektrotlar ve elektrokatalitik uygulamaları
- Tez No: 714936
- Danışmanlar: PROF. DR. FATMA NİL ERTAŞ, PROF. DR. SÜLEYMAN KOÇAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Analitik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Nano yapılı geçiş metalleri ve oksitleri, üstün katalitik özelliklerinden dolayı fonksiyonel malzemeler olarak ilgi çekmektedir. Bu tezde, çeşitli elektrotlar üzerinde biriken tungsten oksitin elektrokatalitik etkisinin araştırılması ve diğer metal nanoparçacıklarla oluşturduğu kompozitlerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, camsı karbon elektrot üzerine WOx türleri elektrokimyasal biriktirildikten sonra sinerjik etki arayışı ile platin nanopartiküller ile dekore edilmiştir. Bu yenilikçi elektrotların karakterizasyon çalışmalarının ardından, katalitik performansları oksijen indirgeme reaksiyonu (ORR) için denenmiştir. ORR sinyalinde gözlenen sinerjik etki, kompozitin hiper d-hipo-d etkileşimine bağlanmıştır. Kompozit yapıdaki tungstenin karışık değerlikli yapısı da katalitik aktiviteye önemli katkıda bulunmuştur. Yöntemin analitik uygulaması, günlük kullanılan dezenfektan analizine alternatif bir yol olarak hidrojen peroksit için enzimatik olmayan sensör geliştirmeyi kapsamaktadır. Tezin ikinci bölümünde, WOx ile modifiye edilmiş kalem ucu grafit elektrotlar, 5 mM ferrisiyanür iyonlarının varlığında Elektrokimyasal empedans spektroskopi (EIS) ölçümlerine dayalı olarak Okratoksin A (OTA) tayini için aptasensör üretimi için destek malzemesi olarak kullanılmıştır. 5-amino aptamerin (NH2-Apt) EDC/NHS mekanizması ile kovalent bağlanma verimi, adsorpsiyon yoluyla elektrot yüzeyine bağlanan NH2-Apt ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak, doğrulanmıştır. Yük aktarım direncindeki (Rct) farklılıklar, metal oksit film üzerindeki -OH grupları aracılığıyla EDC/NHS mekanizmasının etkinliğini açıkça göstermiştir. Daha sonra, OTA tespiti için çalışma koşulları ile çözelti parametreleri (tungstat iyon konsantrasyonu, pH ve aptamer derişimi) optimize edilmiştir. Bir diğer mikotoksin olan Zearalenon (ZEA) kullanılarak seçicilik sınanmış ve nanomolar seviyelerde kalibrasyon grafikleri oluşturulmuştur. Tezin son bölümünde, tungsten oksit film titanyum nanotüpler (TNT) üzerine elektro-biriktirme ile kompozit film oluşturulduktan sonra uygun potansiyelde çeşitli azo boyar maddelerinin Fotoelektrokatalitik bozunması incelenmiştir. Bu ikili oksit filminin Rodamin B bozunmasına uygulama koşulları optimize edilmiş ve bozunma mekanizmasını netleştirmek için kinetik çalışmalar da yapılmıştır. Sonuç olarak, TNT ve WO3 arasındaki sinerjik etkileşim, üstün bir katalitik aktivite sumaktadır ve modifiyerin kimyasal özelliklerinden kaynaklanan güneş ışımasında kullanım için bir potansiyel arz etmektedir. Tungsten oksidin elektrokatalitik aktivitelerinin farklı yönleri olarak değerlendirilerek, literatürde bu tür çalışmalara katkıda bulunacak verilerin üretimi gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Nanostructured transition metals and their oxides are considered as attractive functional materials due to their outstanding catalytic properties. In this thesis, it was aimed to search the electrocatalytic effect of tungsten oxide deposited on several electrodes and to study its composites with other metal nanoparticles. For this purpose, glassy carbon electrode was for electrochemical deposition of WOx species along with platinum nanoparticles in pursue of synergic effect and following the characterization studies, catalytic performances of the novel electrodes have been tested for oxygen reduction reaction (ORR). The synergic effect was attributed to the hyper d- hypo-d interaction of the composite. Multivalent character of the tungsten species in the composite has also contributed to the significant catalytic activity. Analytical application of the method covers the non-enzymatic sensor development for hydrogen peroxide as an alternative way for daily used disinfectant analysis. In the second part of the thesis, pencil graphite electrodes modified with WOx was used as a support material for aptasensor fabrication for the detection of Ochratoxin A (OTA) based on the Electrochemical Impedance Spectroscopic (EIS) measurements in the presence of 5 mM ferricyanide ions. Covalent binding efficiency of NH2-Apt by EDC/NHS mechanism was confirmed by comparing the results obtained with NH2-Apt bound to the electrode surface through adsorption. The differences in Rct levels clearly indicated the efficiency of the EDC/NHS mechanism probably via -OH groups on the metal oxide film. Then, the solution parameters (tungstate ion concentration, pH and aptamer concentration) along with operating conditions have been optimized for OTA detection. Selectivity was ensured by using another mycotoxin, Zearalenone (ZEA) and the calibration graphs have been constructed in nanomolar levels. In the final part of the thesis, tungsten oxide film has been electrodeposited on the titanium nanotubes (TNT) and then, by setting the potential at an appropriate value, the composite film was applied for the Photoelectrocatalytic (PEC) degradation of several azo dyes. The application conditions of this binary-oxide film to Rhodamine B degradation have been optimized and kinetic studies were also carried out to clarify the degradation mechanism. In conclusion, synergic interaction between the TNT and WO3 offers a superior catalytic activity and display a potential for the use in solar irradiation inherited from the chemical properties of the modifier. Overall studies can be evaluated as different aspects of electrocatalytic activities of tungsten oxide have been clarified in this thesis to contribute the studies of this kind in the literature.
Benzer Tezler
- Tungsten oksit ince filmlerinin elektrokromik özelliklerine dopant iyonun, elektrolit ve karşıt elektrot türlerinin etkisinin incelenmesi
Investigation of electrochromic properties of tungsten oxide thin films with parameters of dopant ions, electrolytes and counter electrodes
MELEK KIRIŞTI
Doktora
Türkçe
2015
KimyaSüleyman Demirel ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL UYGUN ÖKSÜZ
PROF. DR. LÜTFİ ÖKSÜZ
- Poli(3-metiltiyofen) iletken polimerin üzerine dispers edilmiş platin esaslı katalizörler üzerinde metanol oksidasyonu
Methanol oxidation on platinum-based catalysts dispersed on poly(3-methyl)thiophene conducting polymer
SEVGİ KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KADIRGAN
- Preparation of organic/inorganic hybrid nanocomposites for energy conversion processes
Organik/inorganik hibrid nanokompozit elektrotların hazırlanması ve enerji dönüşüm sistemlerinde kulanılması
ÖZLEM BUDAK
- Toz metalurjisi yöntemleri ile üretilen çeşitli W-Ni-Fe ve W-Ni-Cu ağır alaşımların mikroyapısal ve fiziksel karekterizasyonu
Microstructural and physical characterization of various W-Ni-Fe and W-Ni-Cu heavy alloys manufactured via powder metallurgy methods
GÜNKUT ERNAS
- Tellürit sistemlerin camlaşma davranışlarının,cam özelliklerinin ve termokromik davranışlarının incelenmesi
Investigation of glass formation behavior, glass properties and thermochromic behavior of tellurite systems
MİRAY ÇELİKBİLEK
Doktora
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYLA AYDIN
