Modification of gold surface by layer-by-layer reactive coating of polyester-polyethyleneimine based gel

Abstract

Polymeric gels defined as soft and solid-like systems that enable to retain a large volume of solvent and their high molecular weight provides long-term stability without crystallization. Therefore, the use of polymeric gels in the fields of energy and sensor technologies has become advantageous. In this thesis, the polymeric gel is successfully synthesized on the gold surface by Aza-Michael addition reaction of the polyester scaffold with a triple covalent bond and branched polyethyleneimine which is a secondary amine source. The polyester-polyethyleneimine based gel was generated on the isocyanate functionalized gold surface by using the grafting-to methodology. The morphology of the surface and thickness of the coating can be adjusted by layer-by-layer reactive coating on the gold surface of polymer structures. Electroactive properties are acquired for different application areas of the synthesized gels. To provide modular electron transfer, polyethyleneimine was modified with ferrocene carboxaldehyde prior to obtaining gel on the surface. The gel interface on the gold surface will increase the surface area and activity due to its three-dimensional structure and adjustable morphology. The number of the immobilized structures, the electroactive species in a unit area and electron transfer increases. The modified electrode surfaces coating yields and electroactivity examined with electrochemical methods, Cyclic Voltammetry and Electrochemical Impedance Spectroscopy. The morphological properties investigated by Atomic Force Microscopy. Additionally, polyester-based gels lithium-ion conductivity was investigated. Dissociation of lithium perchlorate in the gel and enhancing the conductivity was investigated. Indium tin oxide coated glasses were used as an electrode to characterize lithium ion conductivity.

Polimerik jeller yüksek hacimde çözücü tutabilen yumuşak ve katı benzeri yapılardır. Yüksek moleküler ağırlıkları, polimerik jellere kristalleşmeden uzun süreli stabilite sağlar. Bu nedenle polimerik jellerin enerji ve sensor teknolojilerinde kullanılması avantajlıdır. Bu tezde, üçlü kovalent bağ içeren poliester iskele ve ikincil amin kaynağı olan dallı polietilenimin Aza-Michael katılma tepkisi vererek altın yüzey üzerinde polimerik jel başarıyla oluşturulmuştur. İzosiyanat grupları ile fonksiyonlandırılmış altın yüzey üzerinde aşılama metodu ile poliester-polietilenimin bazlı jel oluşturulmuştur. Polimer yapıların altın yüzeyine katman katman reaktif kaplanması ile yüzeyin morfolojisi ve oluşturulan kaplamanın kalınlığı ayarlanabilinir. Sentezlenen jellerin farklı uygulama alanlarına yönelik elektroaktif özellikler kazandırılmıştır. Modüler elektron transferini sağlamak için, yüzey üzerinde jel elde edilmeden önce polietilenimin, ferrosen karboksaldehid ile modifiye edildi. Altın yüzeyindeki jel ara yüzü, üç boyutlu yapısı ve ayarlanabilir morfolojisi nedeniyle yüzey alanını ve aktivitesini artıracaktır. İmmobilize yapıların sayısı, birim alandaki elektroaktif türler ve elektron transferinin artar. Modifiye edilmiş elektrot yüzeylerin kaplama verimleri ve elektroaktiviteleri elektrokimyasal yöntemlerle incelenmiştir, Döngüsel Voltametri ve Elektrokimyasal Empedans Spekstroskopisi. Morfolojik özellikler Atomik Kuvvet Mikroskobu tarafından incelenmiştir. Ayrıca, polyester bazlı jellerin lityum-iyon iletkenliği de araştırılmıştır. Jel içindeki lityum perkloratın ayrılması ve iletkenliğin arttırılması araştırıldı. Lityum iyon iletkenliğini karakterize etmek için indiyum kalay oksit kaplı camlar elektrot olarak kullanıldı.