Nefesten biyomarker tespiti için metal oksit tabanlı kimyasal sensörlerin araştırılması ve geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında; nefes analizi uygulamalarında kullanılmak üzere farklı nano yapılara sahip TiO2 malzemeler, anodizasyon ve hidrotermal yöntemleri kullanılarak üretilip sensör özelliklerinin geliştirilmesi için Ag, Pd gibi metaller ve Co3O4 parçacıklar ile fonksiyonel hale getirilmişlerdir. Üretilen örneklerin yapısal ve morfolojik özellikleri X-ışınları kırınımı analizi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektrometresi (EDX) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi(XPS) yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Ardından üretilen örneklerin sensör yapısını alabilmesi için yüzeyleri termal buharlaştırma yöntemi kullanılarak Au elektrotlar ile kaplanmıştır. Gaz sensör testleri ise insan nefesinde hastalık belirteci özelliği gösteren asetona ve bu gazla aynı ortamda bulunabilen hidrojen, etanol, tolüen, ksilen gibi interferans gazlara karşı farklı çalışma sıcaklıklarında gerçekleştirilmiştir. Yüzeyi Ag ile fonksiyonel hale getirilmiş TiO2 nano çubuklar 0,25 ppm asetonu algılayıp aynı zamanda seçici bir özellik göstererek 0,035 ppm etanole karşı duyarsız kalmasıyla nefes analizi uygulamalarında diyabet hastalığının teşhisi için kullanılmaya aday bir sensör özelliği sergilemiştir. Yapılan gaz ölçüm sonuçlarına göre katkısız ve fonksiyonel hale getirilmiş farklı TiO2 nano yapıdaki gaz sensörlerinin algılama özellikleri tartışılmıştır.In this thesis, different nanostructured TiO2 samples as nanotubes and nanorods were synthesized with hydrothermal and anodization methods for using human exhaled breath analysis applications. Then, the surface functionalization was held with noble metals (Ag, Pd) and Co3O4 particles via thermal evaporation and cathodic deposition, respectively. X-ray diffraction analysis (XRD), scattering electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDX) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to characterize fabricated samples. For gas sensor measurements, Au electrodes was deposited on the surface of the samples by thermal evaporation method. Fabricated sensors were exposed to some of the human breath markers such as acetone and various interference gases (hydrogen, ethanol, toluene, xylene) at different operation temperatures. TiO2 nanorods with functionalised Ag sensors was sensed extremely low concentration (0,25 ppm) of acetone while wasn't sensed ethanol. Thus, it could be a candidate sensor for using human exhaled breath analysis. According the sensor measurement results, the sensing properties of the different nanostructural TiO2 sensors was discussed.