Theses supervised by Prof. Dr. Tunç Tüken
13 theses · Çukurova University
Nanoyapılı ZnO filmlerin elektrokimyasal sentezi, Mn ve Al katkılama ve fotokatalitik etkinlikleri
Bu çalışmada, elektrokimyasal çöktürme yöntemiyle morfolojik ve yapısal özellikler kontrollü bir şekilde değiştirilerek, çubuk, levha ve çiçek morfolojilerde nanoyapılı ZnO filmlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, çeşitli destek elektrolitlerin (KCl, CH3COONH4 ve CH3COONa) morfoloji üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Morfolojiyi çubuk yapıdan levha ve çiçek yapıya dönüştüren mekanizma FE-SEM ve XRD analizleri yardımıyla aydınlatılmaya çalışılmış ve detaylı bir şekilde açıklanmıştır. ZnO nanoyapılı malzemelerin yasak enerji aralıkları, elektronik ve yüzey özellikleri sırasıyla UV-vis analizi, Mott-Schottky ve temas açısı ölçümleri yardımıyla belirlenmiştir. Elde edilen ZnO nanoyapılardan, yüksek katalitik aktivite sergileyen morfolojinin nanolevha olduğu, bu morfolojinin gün ışığını etkili şekilde toplama ve dağıtma avantajı sunabildiği belirlenmiştir. Ayrıca, daha yüksek etkinlik gösteren nanolevha yapılı ZnO filmlerin katalitik özelliklerini arttırabilmek için, bu yapıların üretimi sırasında sentez çözeltisi içerisine farklı derişimlerde Mn ve Al katkılar ilave edilmiştir. İlave edilen katkıların ZnO nanoyapıların morfolojik, kristalografik, optik, elektronik ve yüzey özellikleri ile bant yapısı üzerine etkileri detaylı olarak araştırılmıştır. Mn ve Al katkılama ile ZnO nanoyapıların enerji bant aralıklarının (Eg) 2.60 eV' a kadar düştüğü, elektronik ve kristalografik özelliklerinin iyileştirildiği belirlenmiştir. Bu özellikler, etanolün fotokatalitik parçalanması sırasında elektrotların etkinliği ile ilişkilendirilerek aydınlatılmaya çalışılmıştır. Sırasıyla, Al ve Mn katkılı ZnO nanoyapıların, katkısız ZnO nanoyapılara oranla çok daha yüksek fotokatalitik etkinlik gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır.
Ni katkılı ZnO, CdSe ve CdSe/ZnO fotoaktif malzeme geliştirilmesi
Nanoyapılı ZnO, elektrokimyasal yolla indium kalay oksit kaplı cam (ITO) üzerine sulu ortamda çöktürülmüştür. ZnO nanoyapıların oluşumuna farklı çinko nitrat derişimlerinin etkisi ayrıntılı olarak FESEM tekniği ile araştırılmıştır. Bununla birlikte, sentez ortamına ilave edilen destek elektrolitin nanoyapılı ZnO filmlerin morfolojisi üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Farklı çöktürme sürelerinde hazırlanan çubuk ve kule benzeri ZnO filmlerin morfolojik, kristalografik ve optik özelikleri ayrıntılı olarak FESEM, XRD, XANES ve UV-görünür spektrofotometri teknikleri kullanılarak çalışılmıştır. Nikel katkılı ZnO nanoyapılar elektrokimyasal biriktirme yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Nikel katkılamanın ZnO ince filmlerin morfolojik, kristalografik ve optik özellikleri üzerine olan etkileri incelenmiştir. CdSe nanofilmler ITO yüzeyine elektrokimyasal yöntem ile çöktürülmüştür. CdSe filmlerin morfolojisi, bileşimi, kristal yönelimi ve optik özelliğine çöktürme süresinin etkisi araştırılmıştır. ITO/CdSe elektrot üzerine ZnO nanoyapılar da elektrokimyasal yolla çöktürülmüştür. Tekli ve ikili nanoyapıların özellikleri FESEM, XRD ve UV-görünür spektrofotometri yöntemleri ile araştırılmıştır. Elektrokimyasal yolla sentezlenen fotoaktif elektrotların taşıyıcı yük yoğunluğu, düz bant potansiyeli gibi elektronik özellikleri Mott-Schottky eşitliği kullanılarak belirlenmiştir.
Kloramfenikol'ün tayini için elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Kullanımı AB ve ABD 'de yasaklanan antibiyotik türevlerinden biri de kloramfenikol'dür. Kloramfenikol'ün tayini için çeşitli kromatografik cihazlar (HPLC,LC-MS-MS) ya da tarama cihazları (ELISA) kullanılmaktadır. Ancak, bu yöntemler hem pahalı hem de analiz hazırlık sürecinin uzun olmasından dolayı bu yöntemlere alternatif yöntemler araştırılmaktadır. Bu çalışma ile kloramfenikole karşı duyarlılığı ve seçiciliği geliştirilmiş, hızlı ve güvenilir sonuç veren aynı zamanda da taşınabilir bir uygulamada pratik kullanılabilecek elektrokimyasal sensör geliştirmek amaçlanmıştır. Yapılan deneysel çalışmalarla, Dönüşümlü voltametri ve kare dalga voltametrisi tercih edilmiş olup bu yöntemlerde kullanılacak olan elektrotlar modifiye karbon pasta elektrotlar olarak tasarlanmıştır. Karbon pasta elektrotların temelinde grafit yer alırken modifikasyon işleminde ise modifiye Hummer metodu ile sentezlenen grafen oksit ve ardından hidrazinyum hidroksit ile indirgenmesiyle elde edilen, yüksek iletkenliğe sahip grafen kullanılmıştır. Sentezlenen örneklerin karekterizasyonu FTIR ve XRD analizleriyle ve sensör özelliğinin incelenmesinde ise voltametrik yöntemlerden yararlanılmıştır. Sonuç olarak, 16,15 ppm düzeyinde kloramfenikol tayin edilebilmiştir.
EPDM kauçuk karışımlarının kükürt vulkanizasyon sistemlerinde kullanılan hızlandırıcıların rheolojik ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
EPDM kauçuk karışımlarında kükürt vulkanizasyon sistemlerinde kullanılan hızlandırıcıların rheolojik ve mekanik özelliklere etkisini incelenmiştir. Yapılan çalışmada kauçuk karışım reçetelerinde karbon siyahı, yağ, kükürt ve farklı gruplarda yer alan hızlandırıcılar ayrı karışım reçetelerinde sabit oranlarda kullanılarak rheolojik ve mekanik özelliklerin değişimi incelenmiştir. Aynı zamanda farklı hızlandırıcı gruplarında yer alan bu kimyasallardan farklı hızlandırıcı kombinasyonları oluşturularak kauçuk karışım reçeteleri hazırlanarak rheolojik ve mekanik özelliklerin değişimine etkisi değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmanın sonuçlarına göre; Farklı hızlandırıcı gruplarında yer alan kimyasallardan oluşan kombinasyonlar oluşturularak hazırlanan karışım reçetelerinde en iyi kürlenme zamanı, ürün için istenilen fiziksel ve rheolojik özelliklerin optimium şekilde elde edildiği gözlenmiştir.
Demir esaslı arkeolojik buluntularda, korozyon ürünlerinin temizliği ve koruma
Demir ve alaşımları, geçmişte ve günümüzde alet yapımında, sanat eserlerinde en çok kullanılan malzemelerdir. Bu nedenle, kültürel ve tarihi eserlerin korunması açısından bu tür malzemelerin korozyon ile tahrip olmalarını önlemeye yönelik uygulamalar konusunda araştırmalar önemlidir. Özellikle, arkeolojik buluntular yüzey temizliği uygulandıktan sonra, daha da savunmasız hale gelmektedirler. Çünkü toprak altında geçen uzun yıllar süresince malzemelerin yüzeyinde oluşan korozyon ürünü ile birlikte her türden birikinti (organik ya da inorganik) malzemeye belirli bir koruma sağlar. Gün ışığına çıkarıldıktan sonra, sergilemeden önce özel işlemlerle yüzeyleri temizlenir. Bu andan itibaren korozyon riski daha yüksektir. Demirli malzemelerde içerdiği safsızlıklara ve ortam koşullarına bağlı olarak farklı renklerde görünümlere sahip oksit tabakaları oluşmaktadır. Objelerin korunması için uygulanacak yöntemin, hem kolay uygulanabilir olması hem de estetiği bozmaması gereklidir. Bu amaçla, malzeme yüzeyinde koruyucu bir film oluşturulması elverişli bir yöntemdir. Bu çalışmada, film yapıcı organik (okzalik asit ve 3-amino-5-metiltiyo-1H-1,2,4-Triazol ) ve anorganik (sodyum molibdat) inhibitörler metal malzemelerin yüzeylerini korumak amacı ile kullanılmıştır. Oluşturulan filmlerin koruyucu etkinlikleri, elektrokimyasal yöntemlerle test edilmiştir. Bu amaçla potansiyodinamik ölçümler ve elektrokimyasal impedans spektroskopisi teknikleri, toprak altı koşullarını simüle eden korozif test çözeltilerinde uygulanmıştır. Dökme demir levhalar ve çubuklar hazırlanan simule toprak çözeltisinde yaşlandırılmıştır. Temizleme işlemi eserin üretildiği metal/alaşım türüne karşı duyarlı, yüzeydeki korozyon ürünlerine karşı son derece seçici ultrasonik banyo ile gerçekleştirilmiştir. Meydana gelen filmlerin özelikleri ve yapısı taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile aydınlatılmıştır. Böylece, arkeolojik buluntuların ve sanat eserlerinin korozyondan korunabilmesi için uygun özellikte, çevreye toksik etkisi olmayan bir yöntem geliştirilmiştir.
Spin kaplama tekniği ile ZnO-poli3-hekziltiyofen kompozit kaplama ve korozyon davranışı
Metalik malzemelerin korozyona karşı korunmasında çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bunlar içinde metallerin yüzeyinin kompozit malzemeler ile kaplanarak korozyona karşı korunması en umut veren yöntemler arasındadır. Ekonomik, hafif ve çok fonksiyonlu olmaları nedenyile, farklı yöntemlerle kompozit kaplamaların uygulanması giderek önemi artan bir konudur. Bu çalışmada, çelik malzemenin yüzeyinde, fiziksel barier özellikleri ve mukavemetleri açsından avantajlı, poli3-hekziltiyofen ile çinko oksit' in birlikte kullanıldığı üstün performanslı bir kompozit kaplama hedeflenmiştir. Spin kaplama tekniği kullanılarak, polimer-ZnO ince film kaplama hazırlanmaya çalışılmış ve korozyon direnci, elektrokimyasal impedans spektroskopisi ve yüzey görüntüleme teknikleri ve EDX tekniği ile araştırılmıştır. Elde edilen kaplamaların morfolojik özellikleri ve korozyon dayanımları değerlendirilmiştir.
Gıda katkılarına duyarlı elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Bu çalışmada, hergün tükettiğimiz gıdalara farklı amaçlarla konulan katkı maddelerinin varlığı ve miktarının belirlenmesi amacıyla elektrokimyasal sensörler geliştirilmiştir. Gıda sanayisi, ürettiği gıdalara teknik nedenlerden ötürü katkı maddeleri kullanırken, yasal düzenlemelerde izin verilen madde ve miktarlara uymak zorundadır. Eklenen gıda katkılarının varlığının ve miktarlarının tayini için çeşitli kromatografik cihazlar (HPLC, LC-MS-MS) kullanılmaktadır. Bu tür yöntemlerin ön işlem gerektirmeleri, uzun bekleme süreleri ve pahalı maliyetleri nedeniyle son yıllarda alternatif yöntemler aranmaktadır. Bu doğrultuda içeriğini grafit ve parafinin oluşturduğu karbon pasta elektrot(CPE) ve hidroklorik asit ortamında pirol ve anilinin kimyasal polimerizasyonuyla sentezlenen polimerlerle modifiye edilmiş karbon pasta elektrot(MCPE)hazırlanmıştır. Yapılan deneysel çalışmalarda, dönüşümlü voltametri ve kare dalga voltametri teknikleri kullanılarak elektrotların elektrokimyasal davranışları incelenmiştir. Çalışma aralıkları 10-2ile 10-4M arasında gerçekleştirilmiştir. Elektrotların 20 ardışık döngüsü alınarak kararlılıkları test edilmiş, katkılarının pik akım değerleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar yöntemin seçiciliğini ve doğruluğunu ispatlamıştır. Sonuçlar, geliştirilen sensörleringıda katkı maddelerinin tayini için uygun olduğunu göstermektedir. Sensörlerin, hızlı ölçüm süreleri, pratik kullanımlarıve ekonomik üretime yatkın olmalarıavantajlarıdır.
6XXX serisi alaşımının farklı ön işlem yöntemleriyle alüminyum anodizasyon üzerindeki etkisi
Bu tez çalışmasında alüminyum 6XXX alaşım serisinin farklı ön yüzey işlemleri ile eloksal kabiliyetinin artırılması hedeflnemiştir. Belirtilen hedefler doğrultusunda uygun elektrolit (sülfürik asit, okzalik asit, fosforik asit, vb.), potansiyel, zaman ve sıcaklıkta,ve farklı kimyasal konsantrasyonlarında alüminyum oksidinin geliştirilmesi, homojen, kararlı, kolay bozulmayan, dış etkenlere dayanıklı ve safsızlıklardan (leke vb.) arındırılmış alüminyum oksit tabakalarını oluşturacak yöntem/teknikleri belirlenmiştir
Galvanize çeliklerde kenar kesim bölgelerinde kaplama kalınlığı-korozyon ilişkisi
Galvanizleme, çeliği korozyondan korumak için en çok uygulanan yöntemlerden biridir. Sıcak daldırma galvaniz yöntemi malzeme şekillendirildikten sonra uygulanır. Sürekli galvaniz yöntemi ise önce malzemeye uygulanır, sonra şekillendirilir. Şekillendirilirken uygulanan kesme, delme gibi işlemler kaplamanın kesintiye uğramasına neden olur. Bu bölgelerde çinko kaplama ve çelik atmosfere maruz kalır. Kesim bölgeleri katodik koruma ile korozyondan korunmuş olur. Yapılan çalışmada elektrokimyasal analizler sonucu kaplama kalınlığı arttıkça korozyon potansiyelinde düşüş gözlenmiştir. Görsel çalışmalar da elektrokimyasal analiz sonuçlarını desteklemiş; galvaniz kaplama kalınlığı arttıkça kırmızı pas oranı azalmıştır.
Yumuşak çeliğin poliakrilat esaslı malzemelerle akıllı kaplaması
Yumuşak çelik (ST37) poliakrilat esaslı polimer malzeme ile kaplanmıştır. Polimer malzeme içerisine molibdat, miristik asit kimyasalları ilave edilerek Harrison çözeltisi (%0.35 (NH4)2SO4, 0.05 NaCl) ortamında korozyon testleri yapılmıştır. Bu testler yapılırken kullanılan kimyasalların derişimleri değiştirilerek alınan sonuçlar kaplama olmayan yüzey ile ve ilave edilen kimyasallarla karşılaştırılarak sonuçlar yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre polimer içerisine ilave edilen kimyasallarla korozyon direncinin arttığı görülmüştür. Özellikle %5 ve %10 miristik asit ilave edilen yumuşak çelik yüzeylerinden olumlu sonuç alınmıştır. Ayrıca Poliakrilat kaplama, çelik malzeme yüzeyinde fiziksel bariyer olarak etkindir ve korozif ortamdaki agresif bileşenlerin metale ulaşmasını engellemektedir. Ancak zamanla su almasına bağlı olarak, bariyer özelliği zayıflamaktadır. Bu durumda, kaplamanın koruyuculuğu kalınlığı ile doğrudan orantılıdır. Ancak dışarıdan bir etkiyle yüzeyde çizik meydana geldiğinde, hasarlı bölge savunmasızdır. Boya ve kaplamalar için uluslararası kabul gören testlerde, kaplamanın çizik performansı esas alınmaktadır. Bu nedenle de poliakrilar kaplamaya miristik asit ve molibdat katkılanarak, çizik performansı üzerine etkileri incelenmiştir.
Fe2O3-CuO malzeme sentezi ve fotoelektrokimyasal etkinliğinin incelenmesi
Bu çalışmada, Fe2O3 ve CuO yarıiletken filmi ITO cam üzerine sırsıyla spin ve elektrokimyasal kaplama yöntemi ile farklı kalınlıklarda p-tipi CuO nano parçacıkları Fe2O3 üzerine sentezlenmiştir. Elektrotlarının Fotoelektrokimyasal hücrede suyun ayrıştırılması reaksiyonu üzerine fotokatalitik performansı incelenmiştir. Fe2O3-CuO yapıları, UV-Vis Spektrometresi ölçümleri yardımıyla karakterize edilmiştir. Absorpsiyon spektrumu ölçümlerinden bant aralığının 2.08 ve 1.76 eV arasında değiştiği belirlenmiştir. Farklı kalınlıktaki Fe2O3-CuO elektrotlarının kristal yapıları XRD analiziyle, flat bant potansiyelleri Mott-Schottky analizleri ile belirlenmiştir. Hazırlanan fotokatalitik elektrotların yüzey morfolojileri FESEM ile, suyun fotoelektrokimyasal ayrıştırılmasındaki katalitik etkinlikleri aydınlık ve karanlık koşullarda, EIS ve akım yoğunluğu-potansiyel ölçümleri ile incelenmiştir. Fotoelektrokimyasal hücrede, farklı kalınlıkta sentezlenen Fe2O3-CuO elektrotlar içerisinde Fe2O3-CuO-30 elektrodu suyun ayrıştırılmasında fotokatalitik etkinliği en iyi elektrot olarak belirlenmiştir.
İlmenit yapısına sahip NiMnO3- metal oksit kompozitlerinin süperkapasitörlerdepozitif elektrot olarak incelenmesi
Bu çalışmada NiMnO 3 (NMO), NiCo 2 O 4 (NCO) ve MnCo 2 O 4 (MCO) metal oksitleri optimizasyon çalışmalarıyla birlikte hidrotermal yöntem ile başarılı bir şekilde sentezlenmiştir. α-MnO 2 (MO)'nun sentezinde ise birlikte çöktürme yöntemi kullanılmıştır. Sentezlenen her bir metal oksitin, süperkapasitörlerde pozitif elektrot olarak kullanılması durumunda sergileyeceği performans incelenmiştir. Bununla birlikte temel metal oksit olarak seçilen ilmenit yapısına benzer özellik gösteren NMO'nun, diğer metal oksitler ile 1:0, 0:1, 1:1, 1:3 ve 1:7 oranında fiziksel olarak karıştırılması ile hazırlanan elektrotların performansları incelenerek, NMO'nun süperkapasitör elektrodu olarak kullanımını daha da avantajlı hale getirmesine çalışılmıştır. Bu karışımlardan NMO: 3MO elektrodu için spesifik kapasitans değerinin, NMO ile kıyaslandığında, 10 mV/s tarama hızında alınan döngüsel voltametri eğrilerinden 120 F/g'dan 189 F/g'a arttırdığı belirlenmiştir. NMO: NCO oranında birlikte kullanımı ile NMO'nun spesifik kapasitans değerini 120 F/g 'dan 285 F/g'a arttırdığı ve NMO:3MCO oranında birlikte kullanılan elektrodun NMO'nun spesifik kapasitans değerini 120 F/g'dan 241 F/g'a arttırdığı görülmüştür. Bu katkılamanın, spesifik kapasitans artışlarına etkisi ile şarj-deşarj olma hızı üzerindeki etkileri farklıdır ve bu elektrot materyalleri, bir süperkapasitörde arzu edilen özelliğe göre kullanıcı tarafından amaca uygun seçilebilecektir. Hızlı şarj deşarj uygulamasının ön planda olduğu bir sistem için NMO-3MO elektrot materyali avantajlı iken yüksek yük kapasitesi istenildiğinde ise NMO-NCO elektrodunun kullanımı önerilmektedir.
C1010 çelik üzerine akımsız kaplama yöntemi ile Nano Ni-B-Sn kaplamanın hazırlanması
Bu çalışmada, C1010 çelik üzerine, akımsız kaplama yöntemi ile nikel-bor-kalay alaşımı biriktirilmiştir. Kaplama sonrası uygulanan ısıl işlem süresi, daldırma süresi, indirgeme maddesinin derişimi ve kalay iyon kaynağı miktarlarının kaplama işlemine etkisi detaylı olarak incelenmiştir. Tüm bu değişkenlerin, çeliğin korozyonu üzerindeki etkinlikleri belirlenmiştir. Elde edilen kaplamaların korozyon davranışları, alternatif akım (AC) elektrokimyasal impedans spektroskopisi ve potansiyodinamik polarizasyon ölçümleri ile %1'lik NaCl çözeltisinde incelenmiştir. Morfolojik ve kristalografik özellikleri ayrıntılı bir şekilde SEM-EDX ve XRD teknikleri kullanılarak belirlenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda C1010 çelik üzerine elde edilen Ni-B-Sn filmi için en uygun kaplama koşulları belirlenmiştir.