Geri Dön

Investigations on synthesis and characterizations of carbon nanotubes for biosensor applications

Biyosensör uygulamaları için karbon nanotüplerin sentezi ve karakterizasyonu üzerine araştırmalar

PDF İndir

  1. Tez No: 768898
  2. Yazar: HAZAL GERGEROĞLU
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET FARUK EBEOĞLUGİL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 230

Özet

Bu tezde, pratik ve uygun maliyetli bir yöntem olan KBB yöntemi ile KNT'lerin üretim optimizasyonları gerçekleştirilmiştir. KBB yönteminde altlık tipi, katalizör tipi, katalizör konsantrasyonu, büyüme süresi işlem sıcaklığı gibi nihai morfolojiyi belirleyen proses parametreleri ile özellikler arasında neden sonuç ilişkisi kurulmuştur. İlk etapta beş farklı katalizör, dört farklı altlık tipi, üç farklı büyüme süresi, üç farklı katalizör konsantrasyonu, üç farklı büyüme süresi uygulanmıştır. Sonuç olarak en verimli tübüler performans demir bazlı katalizörler yardımıyla üç, beş ve yedi dakikalık büyüme süreleri uygulanarak bin santigrat derece işlem sıcaklığında silikon altlık yüzeyinde elde edilmiştir. SEM örneklerinden elde edilen veriler, en düşük tüp çapının kabul edilebilir nano ölçekli olduğunu göstermiştir. EDX analizi ile katalizör konsantrasyonu arttıkça karbon veriminin düştüğü gösterilmiş ve SEM analizinin sonuçlarını doğrulamıştır. En yüksek karbon yüzdesi, en düşük katalizör konsantrasyonuna sahip numunede belirlenmiştir. FT-IR analizinde KNT karbonunun sp2 hibridizasyonuna atfedilen spesifik zirve, tüm numunelerde elde edilmiştir. Biyosensör uygulamalarında kullanılması hedeflenen KNT'ler, yüksek kusurlu yapıları ve kimyasal ve biyoaktif türlerle daha hızlı etkileşime girmeleri açısından arzu edilmektedir. Raman spektrumları, elde edilen KBB tabanlı KNT'lerin I_D/I_G oranı ile bu hedefe ulaşıldığını doğrulamıştır. XRD grafikleri, ideal bir CNT için beklenen grafit tepe noktasının tüm numuneler için elde edildiğini göstermiştir. XPS spektrumlarında, artan katalizör konsantrasyonu ile sp3/sp2 oranının artışı gözlenmiştir. Akım-voltaj karakterizasyonları, tüm ölçümlerin yakın ve tutarlı olduğunu ve ayrıca bir biyosensör uygulamasında yüksek potansiyel olduğunu ortaya çıkarmıştır. Sonuç olarak bu tezin çıktısı olan KNT özelliklerinin üretim esnasında uygulanan değişkenler ile kontrol edilerek biyosensör uygulama alanına yönelik geliştirilebileceği kanıtlanmıştır.

Özet (Çeviri)

In this thesis, production optimizations of CNTs were carried out with the CVD method, which is a practical and cost-effective method. In the CVD method, a cause-effect relationship was established between the properties and process parameters that determine the final morphology, such as substrate type, catalyst type, catalyst concentration, growth time, and processing temperature. In the first stage, five different catalysts, four different substrate types, three different growth times, three different catalyst concentrations, and three different growth times were applied. As a result, the most efficient tubular performance was obtained on the Si wafer substrate at one thousand degrees Celsius processing temperature by applying growth times of three, five, and seven minutes with the help of iron-based catalysts. Data from SEM samples showed that the lowest tube diameter was acceptable nanoscale. With EDX analysis, it has been shown that as the catalyst concentration increases, the carbon efficiency decreases, confirming the results of the SEM analysis. The highest carbon percentage was determined in the sample with the lowest catalyst concentration. The specific peak attributed to sp2 hybridization of CNT carbon in FT-IR analysis was observed in all sample. CNTs, which are targeted for use in biosensor applications, are desired in terms of their high defect structure and faster interaction with chemical and bioactive species. The Raman spectra confirmed that this goal was achieved with the I_D/I_G ratio of the obtained CVD-based CNTs. XRD graphs showed that the expected graphitic peak for an ideal CNT was obtained for all samples. In XPS spectra, it was observed that the sp3/sp2 ratio increased with increasing catalyst concentration. The current-voltage characterizations revealed that all measurements were close and consistent, as well as high potential in a biosensor application. As a result, it has been proven that the properties of CNTs, which are the output of this thesis, can be improved for use in biosensors by controlling the production parameters. In this thesis, production optimizations of CNTs were carried out with the CVD method, which is a practical and cost-effective method. In the CVD method, a cause-effect relationship was established between the properties and process parameters that determine the final morphology, such as substrate type, catalyst type, catalyst concentration, growth time, and processing temperature. In the first stage, five different catalysts, four different substrate types, three different growth times, three different catalyst concentrations, and three different growth times were applied. As a result, the most efficient tubular performance was obtained on the Si wafer substrate at one thousand degrees Celsius processing temperature by applying growth times of three, five, and seven minutes with the help of iron-based catalysts. Data from SEM samples showed that the lowest tube diameter was acceptable nanoscale. With EDX analysis, it has been shown that as the catalyst concentration increases, the carbon efficiency decreases, confirming the results of the SEM analysis. The highest carbon percentage was determined in the sample with the lowest catalyst concentration. The specific peak attributed to sp2 hybridization of CNT carbon in FT-IR analysis was observed in all sample. CNTs, which are targeted for use in biosensor applications, are desired in terms of their high defect structure and faster interaction with chemical and bioactive species. The Raman spectra confirmed that this goal was achieved with the I_D/I_G ratio of the obtained CVD-based CNTs. XRD graphs showed that the expected graphitic peak for an ideal CNT was obtained for all samples. In XPS spectra, it was observed that the sp3/sp2 ratio increased with increasing catalyst concentration. The current-voltage characterizations revealed that all measurements were close and consistent, as well as high potential in a biosensor application. As a result, it has been proven that the properties of CNTs, which are the output of this thesis, can be improved for use in biosensors by controlling the production parameters.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    444272

    Kayısı çekirdeği kabuğundan karbon nanotüp eldesi ve karakterizasyonu

    The growth and characterization of carbon nanotube from apricot stone

    BURÇİN KÖSE GEDİK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Kimya Mühendisliğiİnönü Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. YUNUS ÖNAL

    DOÇ. DR. CANAN AKMİL BAŞAR

  2. Tez No

    414167

    Quantitative analysis of carbon nanotube suspensions, synthesis of inorganic nanostructured materials and their characterization

    Karbon nanotüp süspansıyonlarının kantitatif analizi, inorganik nanoyapılı malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu

    ALİ CAN ZAMAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    KimyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ KAYA

    PROF. DR. FİGEN KAYA

  3. Tez No

    276986

    Synthesis of vertically aligned cnt arrays using liquid based precursors and their functionalization by conjugated polymers

    Sıvı bazlı prekürsörler kullanılarak yüzeye dik karbon nanotüp sentezi ve konjuge polimerler ile işlevselleştirmesi

    BERİL BAYKAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERMAN BENGÜ

  4. Tez No

    519757

    Lipit bazlı organik nanoyapıların hidrojellerin adezyonunda kullanılma potansiyelinin incelenmesi

    Investigation of the potential use of lipid-based organic nanostructures in hydrogel adhesion

    MERVE ÖZKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Kimya MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN

  5. Tez No

    903867

    Karbon nanotüp tabanlı çinko oksit nanotellerin büyütülmesi ve optoelektronik özelliklerinin incelenmesi

    Growth of carbon nanotube based zinc oxide nanowires and investigation of their optoelectronic properties

    MEHMET DURMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiYalova Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAYRAM KILIÇ

Geri Dön