Fabrication of carbonnanomaterial-polymer composite microelectrodes for electrochemical sensors
Elektrokimyasal sensörler için karbonnanomalzeme-polimer kompozit mikroelektrotların üretimi
- Tez No: 910455
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÜMİT HAKAN YILDIZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Düşük hacimli numunelerde iyonların tespiti, küçük boyutları, yüksek hareketlilikleri ve hızlı difüzyonları nedeniyle önemli zorluklar sunar. Potansiyometrik iyon seçici elektrotlar (ISE'ler), maliyet etkinlikleri, kullanım kolaylıkları ve minyatürleştirme potansiyelleri nedeniyle iyon tespiti için güvenilir bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır ve bu da onları mikroakışkan uygulamalar için uygun hale getirmiştir. Tezin ilk bölümünde, katı kontak malzemeleri olarak kimyasal buhar biriktirme yoluyla doğrudan cam elyafı (GF) üzerinde büyütülen radyal olarak hizalanmış karbon nanotüpler (RACNT) kullanılarak mikroelektrotların (r-ISE) üretimi açıklanmaktadır. Bir arayüz malzemesi olarak RACNT-GF ile üretilen r-ISE, 7.5×10⁻⁶ M'lik bir tayin limiti (LOD) ve 1.0×10⁻⁵ ila 1.0×10⁻¹ M arasında doğrusal bir yanıt sergilemiştir. RACNT-GF kullanımı, grafit gibi geleneksel katı kontak malzemelere kıyasla LOD'yi ve seçiciliği önemli ölçüde iyileştirmiştir. RACNT-GF'nin yüksek yüzey alanı ve mekanik dayanıklılığı, elektrotun performansını artırmış ve sınırlı mikroakışkan ortamlarda bile kararlı ve tekrarlanabilir potansiyometrik tepkiler sağlamıştır. Tezin ikinci bölümünde, nitrat iyonları için sentetik bir iyonofor olarak moleküler kafese sistematik bir yaklaşım araştırılmaktadır. Kafes moleküllerinin moleküler yapısını ve dolayısıyla boyutlarını değiştirerek, konak-kafes molekülleri ile misafir-NO3- iyonları arasındaki etkileşimi ayarlamayı amaçlamıştır. Altı sentetik moleküler kafes iyonoforu, nitrat seçici bağlanma yetenekleri açısından değerlendirilmiştir. Optimize edilmiş KAFES iyonoforuna dayalı ISE, yüksek bir belirleme katsayısı (R² = 0.9971), -53.1 ± 1.4 mV/on kat ve nitrat tespiti için 7.5×10⁻⁶ M LOD ile 1.0×10⁻⁵ ila 1.×0.10⁻¹ M arasında doğrusal bir yanıt göstermiştir. Tezin son bölümünde, yüzey baskılı elektrot ile iyon tespitinde damla buharlaşmasının duyarlılığa etkisi incelenmiştir. Sonuçlar, 1.0×10⁻⁵ M'den düşük iyon konsantrasyonlarının doğrusal yanıt vermediğini ve damla buharlaşma yönteminin tercih edilmediğini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
The detection of ions in low-volume samples presents significant challenges due to their small size, high mobility, and rapid diffusion. Potentiometric ion-selective electrodes (ISEs) have emerged as a reliable method for ion detection due to their cost-effectiveness, ease of use, and potential for miniaturization, making them suitable for microfluidic applications. In the first part of thesis, descirbes the fabrication of microelectrodes (r-ISE) using radially aligned carbon nanotubes (RACNT) grown on glass fibers (GF) via chemical vapor deposition as solid contact materials. The r-ISE fabricated with RACNT-GF as an interface material exhibited a limit of detection (LOD) of 7.5×10⁻⁶ M and a linear response range from 1.0×10⁻⁵ to 1.0×10⁻¹ M. The use of RACNT-GF significantly improved the LOD, and detection selectivity compared to conventional solid-contact materials like graphite. The high surface area and mechanical durability of RACNT-GF enhanced the electrode's performance, providing stable and repeatable potentiometric responses even in confined microfluidic environments., In the second part of the thesis explores a systematic approach to a molecular cage as an synthetic ionophore for nitrate ions. By varying the molecular structure and therefore size of cage molecules, aimed to adjust the interaction between host-cage molecules and the guest-NO3- ions. Six synthetic molecular cage ionophores were evaluated for their nitrate-selective binding capabilities. The optimized CAGE ionophore-based ISE demonstrated a linear response from 1.0×10⁻⁵ to 1.0×10⁻¹ M, with a high coefficient of determination (R² = 0.9971), a slope of -53.1 ± 1.4 mV/decade and LOD of 7.5×10⁻⁶ M for nitrate detection. In the last part of the thesis, the effect of droplet evaporation on the sensitivity in ion detection by screen printed electrode is explored. The results revealed that ion concentration lower than 1.0×10⁻⁵ M does not yield linear response and droplet evaporation methods is not preferable.
Benzer Tezler
- Fabrication of carboxymethyl cellulose/gelatin/calcium phosphate cement/carbon nanomaterial scaffolds for bone regeneration
Kemik yenilenmesi için karboksimetil selüloz/jelatin/kalsiyum fosfat çimento/karbon nanomalzeme doku iskelelerinin üretimi
İLAYDA DURU
Doktora
İngilizce
2023
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU EGE
- Anodik oksidasyon metoduyla yüksek engelli ve yüzey pasivasyonlu Sn/p-Si schottky diyotlarının fabrikasyonu
Fabrication of Sn/p-Si schottky diodes with high barrier and surface passivation by anodic oxidation method
CABİR TEMİRCİ
Doktora
Türkçe
1999
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLMECİT TÜRÜT
- Saf ve iyonik sıvı katkılı perovskite filmlerin slot-die (yarık-kalıp) kaplama tekniği ile üretimi
Fabrication of bare and ionic liquid doped perovskite films with slot-die coating technique
MURAT EBİÇ
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FARUK ÖZEL
DOÇ. DR. SEÇKİN AKIN
- Optoelektronik uygulamalar için kararlı nanokristal filmlerin üretilmesi
Fabrication of stable nanocrystal films for optoelectronic applications
SEMA KARABEL ÖCAL
Doktora
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
PROF. DR. EVREN MUTLUGÜN
- Antosiyanin katkılı polikaprolakton esaslı nanoliflerin elektro çekim yöntemi ile üretimi ve pH sensörü olarak kullanımlarının araştırılması
Fabrication of anthocyanin loaded polycaprolactone based nanofibers by electrospinning and investigation of their usage as pH sensors
NİHAL GÜÇLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Uludağ ÜniversitesiPolimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEBNEM DÜZYER GEBİZLİ
PROF. DR. MEHMET ORHAN