Metal nanoparçacık ve iletken polimer modifiye karbon nanotüp elektrotta hidrazinin elektrokimyasal davranışı

ÖZET Hidrazin (N2H4) ve türevleri endüstriyel uygulamalar ve yakıt pillerinde, patlayıcılarda, antioksidanlarda, roket yakıtlarında, korozyon inhibitörü olarak, insektisitlerde, bitki büyüme regülatörlerinde yaygın olarak kullanılır. Hidrazin çevreye zarar vermediği için (CO2 gibi) direk hidrazin yakıt pillerinde kullanılan ideal bir yakıttır. Buna ek olarak yapılan çalışmalar hidrazinin elektro-oksidasyon sürecinin herhangi bir zehirlenme etkisi göstermediğini ortaya koymuştur. Karbon nanotüperin (CNTs) geniş yüzey alanı, yüksek elektriksel iletkenlik, kimyasal kararlılık ve önemli mekaniksel özellikler gibi birçok özelliği vardır. Elektron transferlerini hızlandırmak için elektrokimyasal cihazlarda elektrot malzemesi olarak kullanılabilir. Son yıllarda elektrokimyasal yöntemlerle sentezlenen iletken polimelerler elektrot yüzeylerinde kullanılmaktadır. Ayrıca bu polimer yüzeylere modifiye edilen metal nano parçacık yüklü elektrotlar için yoğun bir araştırma vardır. Çünkü nano boyutlarda maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin değiştirilmesi maddenin birim ve aktif yüzey alanının artmasına neden olur. Elektrokimyasal metodlarla daha saf metal nano parçacıklar elde edilebilir. Pt ve Au gibi metal nano parçacıklar anotta hidrazin yükseltgenmesinde katalitik aktivite göstermektedir. Bromkresol Purple (BCP) bir pH indikatörüdür. Bu çalışmada, Pt ve Au metal nanoparçacıklarla modifiye edilen poli(BCP)/CNT/GCE'de hidrazinin yükseltgenmesinin elektrokimyasal davranışı incelenmiştir. Ayrıca hidrazin tayini için voltammetrik yöntem geliştirilmiştir. Önce camımsı karbon elektrot yüzeyine karbon nanotüp damlatılarak CNT/GC elektrot oluşturulmuştur. Bromkresol monomeri elektrokimyasal olarak bu elektrot yüzeyine modifiye edilerek poli(BCP)/CNT/GC elektrot oluşturulmuştur. Daha sonra bu polimer film üzerine sırasıyla Pt ve Au nano parçacıklar güçlü asidik koşullarda döngüsel voltammetri kullanılarak biriktirilmiştir. Modiye elektrotlar elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışınları dağılım spektroskopisi (EDX) ve X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanılarak karekterize edilmiştir. Hidrazin yükseltgenmesinin elektrokimyasal davranışı Pt ve Au metal nano parçacıklarla modifiye edilmiş poli(BCP)/CNT/GC elektrotta fosfat tamponu içinde incelendi. Sonuçlar yalın camımsı karbon elektrot ve modifiye edilen diğer elektrotlarla karşılaştırıldı. Hidrazin oksidasyon pikini en negatif potansiyele kaydıran ve en yüksek akım elde edilen, dolayısıyla en yüksek katalitik aktivite gösteren Ptnano/poli(BCP)/CNT/GC ve Aunano/poli(BCP)/CNT/GC elektrotlar olarak gözlemlendi. 1.0 mM hidrazinin yükseltgenmesine ilişkin pik potansiyelleri ve pik akımları: Ptnano/poli(BCP)/CNT/GCE (-447 mV, 175,6 µA), Ptnano/CNT/GCE (-461 mV, 133,1 µA) Ptnano/poli(BCP)/GCE (-470 mV, 59,2 µA), Aunano/poli(BCP)/CNT/GCE (-28 mV, 189,4 µA), Aunano/CNT/GCE (-38 mV, 154,7 µA) Aunano/poli(BCP)/GCE (173 mV, 41,4 µA) olarak bulundu. Bu sonuçlar Aunano/poli(BCP)/CNT/GC ve Ptnano/poli(BCP)/CNT/GC elektrodun yakıt pillerinde anot materyali olarak kullanılabileceğini gösterdi. Sonuç olarak Karaçay Nehrinden alınan atık su örneğinde hidrazin tayini için Aunano/poli(BCP)/CNT/GC elektrot kullanıldı. Bu elektrot iyi bir kararlılık, duyarlılık, tekrarlanabilirlik ve seçicilik göstermiştir. Önerilen yöntem pratik ve başarı bir şekilde hidrazin tayini için uygulanmıştır.