Glukoz oksidaz ve nanozim temelli biyoyakıt hücresi tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of glucose oxidase and nanozyme based biofuel cell
- Tez No: 922035
- Danışmanlar: PROF. DR. CAHİT AKGÜL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 235
Özet
Enzimatik biyoyakıt hücreleri (EYH), yenilenebilir yakıtların kullanımı, çevre dostu biyokatalizörlerin entegrasyonu ve ılımlı çalışma koşullarıyla yeşil enerji için umut vaat eden bir teknolojidir. Bu tez çalışmasında, enzimatik kompozit malzeme tabanlı bir anot ve bimetalik nanopartikül tabanlı bir katot kullanılarak, enzim/nanozim temelli biyoyakıt hücreleri tasarlanmıştır. Tez çalışmasının ilk kısmında anotta, elektrokimyasal olarak tersinir davranış sergileyen ve iyi bir redoks mediyatörü olan ferrosen (Fc) ile çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve 1-(2-amino fenil) pirol (2-APP), 2,5-dihidroksi benzokinon (2,5-DHB), 9Hkarbazol-9-etanol gibi çeşitli iletken polimerler kullanılarak karbon bazlı elektrot materyalleri hazırlanmış ve optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu elektrotların, Aspergillus niger Glukoz Oksidaz (GOx) enzimi ile immobilizasyon çalışmaları gerçekleştirilerek, glukoza olan elektrokatalitik yanıtları döngüsel voltametri (CV) tekniği ile incelenmiştir. Bu elektrotlar için optimize edilen koşullarda doğrusal çalışma aralığı kronoamperometri (CA) tekniği ile tespit edilerek, tespit sınırı (LOD), miktar tayin sınırı (LOQ) değerleri hesaplanarak, girişim ve girişim giderme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Katotta ise, oksijen indirgeme reaksiyonu (ORR) için yüksek iletkenlik ve hızlı elektron transferi sağlayan metal nanopartikül ve bunların kombinasyonlarını içeren modifiye kalem grafit elektrotlar (KGE) kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında ise; optimum koşullarda hazırlanan anot ve katotlardan enzim-nanozim temelli yakıt hücreleri oluşturulmuş, optimum koşullar altında açık devre potansiyeli (OCP) belirlenerek, bu yakıt hücresinden elde edilen maksimum güç yoğunluğu hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, glukoz içeren doğal ve yapay sıvılardan enerji elde eden özgün tasarım EYH'lerinin, glukoz tespiti için umut vadeden araçlar olabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Enzymatic biofuel cells (EBFCs) are a promising technology for green energy due to the use of renewable fuels, the integration of environmentally friendly biocatalysts and moderate operating conditions. In this thesis, enzymatic composite material-based anodes and bimetallic nanoparticle-based cathodes were used to design enzyme-nanozyme based biofuel cells. In the first part of the thesis, carbon-based electrode materials were prepared at the anode using ferrocene (Fc), which exhibits electrochemically reversible behavior and is a good redox mediator, along with multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and various conductive polymers such as 1-(2-amino phenyl) pyrrole (2-APP), 2,5-dihydroxy benzoquinone (2,5-DHB) and 9H-carbazole-9-ethanol (9HC9E). Optimization studies were conducted on these materials. These electrodes were subjected to immobilization studies with the Aspergillus niger Glucose Oxidase (GOx) enzyme and their electrocatalytic responses to glucose were examined using the cyclic voltammetry (CV) technique. Under the optimized conditions for these electrodes, the linear working range was determined using the chronoamperometry (CA) technique. The limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) values were calculated. Interference and interference removal studies were also carried out. At the cathode, modified pencil graphite electrodes (KGE) containing metal nanoparticles and their combinations, which provide high conductivity and rapid electron transfer for the oxygen reduction reaction (ORR), were used. In the second part of the study, enzyme-nanozyme based fuel cells were constructed from anodes and cathodes prepared under optimal conditions. The open circuit potential (OCP) were determined and maximum power densities of the fuel cells were calculated. The obtained results indicate that the designed EFCs are unique instruments and promising candidates for glucose detection while generating energy from natural or artificial liquids containing glucose.
Benzer Tezler
- Monodispers gözenekli formda metal oksit mikrokürelerin peroksidaz benzeri aktivitelerinin incelenmesi ve biyosensör geliştirilmesinde kullanımı
Investigation of peroxidase-like activity of monodisperse-porous metal oxide microspheres and their usage in the development of biosensors
BURCU GÖKÇAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATOŞ ÇİĞDEM KİP
- Immobilization of glucose oxidase and polyphenol oxidase in conducting copolymer of pyrrole functionalized polystyrene with pyrrole
Glukoz oksidaz ve polifenol oksidaz enzimlerinin pirol uçlu polisitirenin pirolle oluşturulan iletken kopolimerinde tutuklanması
OLÇUN EKİNCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE
- Immobilization of glucose oxidase and polyphenol oxidase in poly(n-(4-(3-thienyl methylene)-oxycarbonylphenyl) maleimide)-co-pyrrole) matrice
Glukoz oksidaz ve polifenol oksidaz enzimlerinin poli(n-(4-(3-tiyenil metilen)-oksikarbonilfenil) maleimid)-pirol kopolimer matrisinde tutuklanması
MAHMUT ÇİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE
- Glukoz oksidaz ve katalazın ayrı ayrı ve birlikte immobilizasyonu ve karakterizasyonu
Characterization of immobilized glucose oxidase, immobilized catalase and CO-immobilized glucose oxidase-catalase
GÜL ÖZYILMAZ
- Glukoz oksidaz ve glukonik asit üretimi arttırılmış Aspergillus niger NRRL-3 mutantlarının eldesi
Başlık çevirisi yok
SELDA SAMAKOĞLU(AKYILDIZ)