Bakır yüzeyinde kendi kendine biriken tek tabakalı rodanin filmlerin oluşturulması ve modifiye edilmesi: Korozyon, elektroliz ve yakıt pili uygulamaları

Abstract

Bu çalışmada, rodaninin (Rh) metanol içerisinde değişik film oluşum sürelerinde ve derişimlerde bakır yüzeyinde kendi kendine biriken tek tabakalı filmleri oluşturularak karakterize edilmiş ve bakırın %3,5 NaCl çözeltisindeki korozyonuna inhibisyon etkileri incelenmiştir. Hazırlanan filmler taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), X-ray fotoelektron spektroskopisi (XPS), fourier transform infrared spektroskopisi (FT-IR), temas açısı ölçümleri, elektrokimyasal ve termal analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Filmlerin korozyon inhibisyon performansları ise elektrokimyasal impadans spektroskopisi (EIS), lineer polarizasyon direnci, potansiyodiynamik polarizasyon ölçümleri ile belirlenmiştir. Yüzey karakterizasyon ölçümleri çalışılan bütün koşullarda bakır yüzeyinde Rh-SAM filmlerinin oluşturulduğunu ve filmlerin özelliklerinin hazırlanma koşullarına bağlı olduğunu göstermiştir. Elektrokimyasal ölçümler bütün filmlerin bakırın korozyon hızını düşürdüğünü ve korozyon inhibisyon etkisinin aynı zamanda filmlerin hazırlanma koşullarına bağlı olduğunu göstermiştir. Elde edilen bulgular, bakırı korozyondan korumak için en uygun filmin metanolün çözücü olduğu koşullarda 10 mM Rh derişiminde ve 24 saat film oluşum süresinde hazırlandığını göstermiştir. Bu koşullarda hazırlanan filmler elektrokimyasal ve termal olarak son derece kararlıdır. Optimum koşullarda hazırlanan Rh-SAM filmi elektrokimyasal olarak çok az miktarda Ni ile modifiye edilmiş ve elektroliz sisteminde katot, metanollü yakıt pillerinde anot olarak kullanılabilirliği incelenmiştir. Ni-modifiye edilmiş Rh-SAM filminin hidrojen gazı oluşumunu ve metanol elektrooksidasyon reaksiyonunu önemli ölçüde katalizlediği tespit edilmiştir.

In this study, self-assembled monolayer films of rhodanine (Rh) were assembled in methanol on copper at different film formation time and concentrations, characterized and investigated their corrosion inhibition efficiencies for copper protection in 3.5%NaCl solution. The films were characterized using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), contact angle measurements, electrochemical and thermal analysis techniques. The inhibitive performance of the films was determined with the help of electrochemical impedance spectroscopy (EIS), linear polarization resistance (LPR) and potentiodynamic polarization measurements. Surface characterization measurements showed that Rh-SAM films were assembled in the case of all conditions and their properties dependent on the film formation conditions. Electrochemical measurements indicated that all films reduce corrosion rate of copper and their inhibition ability depend on the film assembling conditions. The best film fort his aims were prepared when methanol was used as solvent, 10 mM Rh and 24 h film formation time. Electrochemical and thermal stability of the film assembled at the optimum conditions are very good. The film prepared at the optimum conditions were electrochemically modified with small amount of Ni and tested as cathode in electrolysis system and anode in direct methanol fuel cells. It was found that Ni-modified Rh-SAM films significantly catalysis hydrogen gas production and methanol electrooxidation reactions.