Modification,characterization and biosensor application of composite electrodes


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Faculty of Engineering, Chemical Engineering, Turkey

Approval Date: 2012

Thesis Language: English

Student: AYŞE BERNA ÇEKEN

Supervisor: ATIF KOCA

Abstract:

KOMPOZİT ELEKTROTLARIN MODİFİKASYONU, KARAKTERİZASYONU VE BIYOSENSÖR UYGULAMALARI Bu tez çalışmasında ftalosiyanin tabanlı enzimsiz/aracısız sensörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu ve hidrojen peroksit ve metal iyon sensörü olarak kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Kobalt ftalosiyanin ile modifiye edilmiş kompozit elektrotlar voltametri, elektrokimyasal impedans spektroskopi ve görünür UV spektroskopisiyle karakterize edilmiştir. Sonuçlar kobalt ftlosiyanin moleküllerinin camsı karbon elektrot üzerinde polianilin film içinde tutulduğunu göstermektedir. GCE/PANI/CoPc kompozit elektrotun hidrojen peroksit için sensör performansı (hassaslık, tekrarlanabilirlik, kararlılık, seçicilik ve lineer konsantrasyon aralığı) voltametrik ve kronoamperometrik tekniklerle ölçüldü. Gerçek şartlarda oluşan, glikoz ve glikoz oksidaz enzimi reaksiyonundan çıkan hidrojen peroksit tayini de gerçekleştirildi. MnPc ve CoPc nin farklı geçiş metal iyonları ile etkileşimi çözelti içerisinde test edildi. Bu metal ftalosiyaninlerin Ag+ ve Hg2+ için metal sensör uygulamalarında kullanılabileceği çeşitli ölçümlerle gösterildi. Hassaslık, tekrarlanabilirlik, kararlılık, seçicilik gibi sensör özellikleri potansiyometrik ve amperometrik olarak karakterize edildi. Gerçekleştirilen sensör ölçümleri MnPc ve CoPc komplekslerinin hidrojen peroksit ve metal iyon sensörü olarak kullanılabilirliklerini göstermiştir. ABSTRACT MODIFICATION, CHARACTERIZATION AND BIOSENSOR APPLICATION OF COMPOSITE ELECTRODES This thesis investigated the preparation, characterization, and application of phthalocyanine based enzymeless/mediatorless hydrogen peroxide and metal ion sensors. The cobalt phthalocyanine functionalized composite electrode, was evaluated by voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and UV-vis spectroscopy. The results displayed retaining of the cobalt phthalocyanine molecules in the polyaniline film on the glasycarbon electrode. Sensing performance of the GCE/PANI/CoPc composite electrode to H2O2 were evaluated in detail with respect to the selectivity, reproducibility, repeatability, stability, linear concentration range, and sensitivity with voltammetric and double potential step chronoamperometric techniques. A direct application of the sensor was performed in a real working condition, for the detection of hydrogen peroxide produced from the reaction between the glucose and glucose oxidase enzyme. Interactions of MnPc and CoPc with various transition metal ions were examined in solution and in solid state. MPcs form aggregates only with Ag+ and Hg2+ ions selectively among various transition metal ions in solution, which indicates possible application of the complex as a metal sensor. Sensor properties were potentiometrically and amperometrically characterized as metal ion sensor with respect to reproducibility, repeatability, stability, linear concentration range, and sensitivity. All sensor measurements indicate that CoPc and MnPn can be used as hydrogen peroxide and/or transition metal ion sensor.