Palladyum, niobyum, tantalyum nanotellerin üretilmesi ve hidrojen gazını algılama özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tezde, yüksek saflıktaki Alüminyum malzemeye, ikili anodizasyon işlemi uygulayarak kontrollü bir şekilde yaklaşık 55 nm çaplarında ve 10 ? m boylarında anodik alüminyum oksit (AAO) nanokalıplar üretilmiştir. Üretilen AAO nanokalıplara, elektrodepozisyon yöntemiyle oda sıcaklığında Pd ve Pd alaşımları (Pd-Ag, Pd-Fe) doldurulmuştur ve AAO nanokalıbın kimyasal olarak aşındırılmasının ardından Al altlık yüzeyinde, yüzeye dik serbest duran Pd ve Pd alaşımı nanoteller elde edilmiştir. SEM, EDX ve XRD analizleri sonucundan, elde edilen nanotellerin elektrodepozisyon süresine bağlı olarak yaklaşık 50 nm çaplarında ve 2 ? m boylarında, altıgen polikristal yapıya sahip oldukları anlaşılmıştır. Pd, Pd85Ag15 ve Pd85Fe15 nanotellerin elektrodepozisyon yöntemiyle yapılması aşamasında, elektrodepozisyon sürecinde, Pd ve Pd alaşımlarının AAO nanokalıbın her bir gözeneğinin en alt kısmındaki Au film üzerinde çekirdeklenme mekanizmasının açıklanması literatürde bir ilktir. Ayrıca, Pd85Ag15 ve Pd85Fe15 dikey nanotellerin hidrojen gazını algılama özelliklerinin incelenmesi de literatürde bir ilktir. Niobyum nanotel dizisinin üretimi için öncelikle AAO/Nb nanokalıp üretilip bu nanokalıp kullanılarak Nb nanotepecikler elde edilmiştir. Benzer şekilde, AAO/Ta nanokalıp üretilip bu nanokalıp kullanılarak Ta nanotepecikler elde edilmiştir. Pd, Pd85Ag15, Pd85Fe15 nanotel ve Nb, Ta nanotepecik dizilerinin hidrojen gazını algılama özellikleri, kontrollü gaz akış ünitesi kullanılarak farklı sıcaklıklarda farklı hidrojen gazı konsantrasyonlarında test edilmiştir. Dikey Pd85Ag15, Pd85Fe15 nanotel ve Nb, Ta nanotepecik dizilerinin hidrojen gazını algılama özelliklerinin belirlenmesi de literatürde bir ilktir. Pd, Pd85Ag15, Pd85Fe15 nanotel ve Nb, Ta nanotepecik dizilerinin hidrojen gazına duyarlıkları farklı hidrojen gazı konsantrasyonları ve sıcaklıklar için araştırılmıştır.For this thesis, anodic aluminium oxide (AAO) templates were controlly fabricated approximately 55 nm in diameters and 10 ? m in lengths using high purity aluminium substrate by two-step anodization. Pd and Pd alloy nanowire arrays (Pd-Ag, Pd-Fe) were filled in fabricated AAO templates at room temperature by electrodeposition after etching the AAO template and free standing Pd and Pd alloy nanowire arrays were obtained on Al substrate. It was understood from the SEM, EDX and XRD analysis, depending on the electrodeposition time, obtained Pd and Pd alloy nanowire arrays were approximately 50 nm in diameters and 2 ? m in lengths with hexagonal poly-crystalline structure. Moreover, this is the first time that, during the electrodeposition process, nucleations of Pd, Pd85Ag15 and Pd85Fe15Pd on Au film which was the bottom of the AAO template were explained. Also, it is the first time that, investigation of the hydrogen sensing properties of the vertically free standing Pd, Pd85Ag15 and Pd85Fe15 nanowire arrays. For fabrication of niobium nanowire array, firstly, AAO/Nb nanotemplate was fabricated and then Nb nanohillocks were obtained using this template. Similarly, for fabrication of tantalum nanowire array, firstly, AAO/Ta nanotemplate was fabricated and then Ta nanohillocks were obtained using this template. Hydrogen gas sensing properties of the fabricated Pd, Pd85Ag15, Pd85Fe15 nanowire and Nb, Ta nanohillock arrays were tested at various temperatures and hydrogen gas concentrations by using gas flow control unit. Determination of the hydrogen sensing properties of the Pd, Pd85Ag15, Pd85Fe15 nanowire and Nb, Ta nanohillock arrays is the first time in literature. Hydrogen sensitivities of the vertical Pd, Pd85Ag15, Pd85Fe15 nanowire and Nb, Ta nanohillock arrays were investigated for various temperatures and hydrogen gas concentrations.