پایان نامه ارشد: تهیه الکترودهای کربن سرامیکی و کربن شیشه ای اصلاح­ شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی شیمی

گرایش : تجزیه

عنوان : تهیه الکترودهای کربن سرامیکی و  کربن شیشه ای  اصلاح­ شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین و نانو ذرات اکسید روتنیم و مولکول های سلستین بلو و کاربرد آن­ها در اندازه ­گیری ترکیبات بیولوژی و شیمیایی

دانشگاه ایلام

دانشکده علوم پایه

پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته­ شیمی (تجزیه)

عنوان:

تهیه الکترودهای کربن سرامیکی و  کربن شیشه ای  اصلاح­ شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین، نانو ذرات اکسید روتنیم و مولکول های سلستین بلو و کاربرد آن­ ها در اندازه ­گیری ترکیبات بیولوژی و شیمیایی

استاد راهنما:

دکتر محمود روشنی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فهرست شکلها………………………………………………………………………………………….. ط

فصل اول (مقدمه­)………………………………………………………………………………………… 1

 1-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………. 2

1-2- انواع الکترودهای مورد استفاده در شیمی تجزیه………………………………………………. 3

1-2- 1- الکترودهای جامد……………………………………………………………………………….. 3

1-2-2- الکترودهای مایع………………………………………………………………………………….. 3

1-2-1-1- الکترودهای فلزی………………………………………………………………………………. 3

1-2-1-2- الکترودهای نیمه هادی………………………………………………………………………… 4

1-2-1-3- پلیمرهای هادی…………………………………………………………………………………4

1-2-1-4- الکترودهای کربنی……………………………………………………………………………6

1-3- الکترودهای اصلاح شده و کاربردآنها در شیمی تجزیه………………………………………….. 6

1-3-1- اهداف استفاده از الکترودهای اصلاح شده……………………………………………………. 6

1-3-2- لزوم اصلاح سطوح الکترودی……………………………………………………………………. 6

1-3-3- الکترودهای اصلاح شده شیمیایی……………………………………………………………. 7

1-3-3-1- چگونگی اصلاح سطوح الکترودی…………………………………………………………. 8

1-3-4-دسته بندی الکترودهای اصلاح شده با توجه به کاربرد آنها در روش­های  مختلف آنالیزی…9

1-4- شیمی روتنیم……………………………………………………………………………………. 11

1-4-1کشف   ونامگذاری………………………………………………………………………………. 11

1-4- 2-  خصوصیات فیزیکی……………………………………………………………………………12

1-4-3-خصوصیات شیمیایی…………………………………………………………………………… 12

1-5- شیمی کلریدروتنیم……………………………………………………………………………… 12

1-6-  نانوذرات اکسید روتنیم……………………………………………………………………….. 12

1-7- شیمی نانولوله‌های‌کربن……………………………………………………………………….. 13

1-8- شیمی کروسین……………………………………………………………………………….. 14

1- 9- شیمی تیونین و سلستین……………………………………………………………………. 15

1- 10-  شیمی سل-ژل………………………………………………………………………………. 16

1-10-1-  الکترود های ساخته شده براساس سل-ژل……………………………………………….16

1-11-  الکترود های کربن شیشه ای……………………………………………………………….16

1-12-  فعال سازی سطح الکترود و انواع آن…………………………………………………………17

1-12-1-   روش قرار دادن اصلاحگر بر سطح الکترود………………………………………………..18

1-12-2-  ساختار اصلاح کننده های سطح………………………………………………………….18

1-13- اهداف کار پژوهشی حاضر………………………………………………………………………20

فصل دوم (مروری بر کارهای انجام­شده در زمینه الکترودهای اصلاح­شده،NADHو پریدات)…….21

2-1- مروری بر کارهای انجام شده در زمینه اندازه­گیری ترکیبات مختلف بر پایه الکترودهای اصلاح­شده با لوله کربن و مولکول های کروسین…22

2-2- مروری بر استفاده از نانو ذرات اکسید روتنیم برای اصلاح سطح الکترود………………….22

2-3- مروری بر کارهای انجام گرفته برای تعیین  NADHبه روش الکتروشیمیایی……………… 24

2-4- مروری بر کارهای انجام گرفته برای تعیین پریدات با استفاده از الکترودهای اصلاح­شده…24

فصل سوم (تعیین آمپرومتری نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید اسید با الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین)……………….26

1-3- مقدمه………………………………………………………………………………………… 27

3-2- بخش تجربی……………………………………………………………………………………28

3-2-1- مواد ومعرف­ها…………………………………………………………………………………28

3-2-2- دستگاه­ها و وسایل مورد نیاز……………………………………………………………..29

3-2-3-  روش تهیه الکترود کربن سرامیک Bare و اصلاح شده با نانولوله کربن به روش سل-ژل…29

3-2-3-1- روش تهیه الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با مولکول های کروسین………….29

3-3- بررسی الکتروشیمی فیلم نانولوله کربن-کروسین تشکیل شده در سطح الکترود……31

3-4- تاثیر استفاده از نانولوله کربن در رفتار الکتروشیمیایی کروسین جذب شده در سطح الکترود…32

3-5- فعالیت الکتروشیمیایی الکترود CCE/CNTs/Cro در سرعت­های روبش مختلف……….33

3-6- محاسبه ضریب انتقال بار و ثابت سرعت انتقال الکترون برای الکترود اصلاح­شده…. 34

3-7- محاسبه غلظت  سطحی کروسین در سطح الکترود…………………………………..36

3-8- بررسی میزان پایداری فیلم کروسین جذب شده  تشکیل شده در سطح الکترود…..36

3-9- بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم کروسین جذب شده در سطح الکترود در pH های متفاوت….37

3-10- خواص الکتروکاتالیزوری فیلم CNTs/Cro برای اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH…..

3-11- بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسین در غلظت های متفاوتی از NADH

3-12- محاسبه ثابت سرعت کاتالیزوری برای اکسیداسیون   NADH توسط الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با CNTs/Cro

 3-13-بررسی تاثیر PH محلول روی اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH …………

3-14- تعیین محدوده خطی NADH با الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسین…42

3-15- تعیین حساسیت و حد تشخیص الکترود اصلاح­شده برای اندازه‌گیری NADH ……..

3-16- بررسی پایداری پاسخ الکترود اصلاح­شده نسبت به اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH……

3-17- نتیجه ­گیری …………………………………………………………………………46

فصل چهارم (تعیین آمپرومتری پریدات با استفاده از الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو ذرات اکسید روتنیم)…47

4- 1- مقدمه ……………………………………………………………………………….48

4 -2- بخش تجربی…………………………………………………………………………48

4- 2- 1-  مواد و معرف ها……………………………………………………………48

4-2- 2- دستگاهها و تکنیک‌های اندازه‌گیری……………………………………………49

4-2-3- روش تهیه نانوذرات اکسید روتنیم در سطح الکترود کربن شیشه‌ای…………49

4-2- 4- روش تهیه الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید روتنیم وسلستین بلو…….51

4-3-  محاسبه سطح موثر الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح شده با نانوذرات اکسید روتنیم…51

4- 4-  بررسی الکتروشیمی فیلم  نانوذرات اکسید روتنیم- سلستین بلو در سطح الکترود کربن شیشه‌ای….52

4-5-  تأثیر استفاده از نانوذرات اکسید روتنیم در رفتار الکتروشیمیایی سلستین بلو جذب شده در سطح الکترود…53

4-6-  فعالیت الکتروشیمیایی الکترود  CB- RuOx/GC در سرعت‌های روبش مختلف… 54

4-7- محاسبه ضریب انتقال بار و ثابت سرعت انتقال الکترون برای الکترود اصلاح شده..56

4-8- محاسبه غلظت سطحی سلستین بلو جذب شده در سطح نانوذرات اکسید روتنیم…57

4- 9-  بررسی میزان پایداری فیلم‌ سلستین بلو تثبیت شده بر سطح نانوذرات اکسید روتنیم…58

4- 10-  بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم نانو ذرات اکسید روتنیم- سلستین بلو جذب شده در سطح الکترود…58

4-11-  بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم سلستین بلو جذب شده در سطح الکترود در  PHهای مختلف….60

4- 12- بررسی خواص الکتروکاتالیزوری فیلم RuOx- Celestine blue برای احیای الکتروکاتالیزوری پریدات..61

4-13-  بررسی تاثیرpH محلول روی احیای الکتروکاتالیزوری پریدات……………….  63

4-14-  بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود GC/RuOx- CB  در غلظت‌های متفاوت…63

4- 15- محاسبه ثابت سرعت کاتالیزوری برای پریدات………………………………..64

4- 16- استفاده از روش آمپرومتری برای اندازه‌گیری پریدات  توسط الکترود کربن شیشه‌ای شده اصلاح شده با فیلم RuOx-  CB و تعیین محدوده کالیبراسیون خطی………..65

 4-17-  تعیین حساسیت و حد تشخیص الکترود GC/RuOx- CB  برای تشخیص پریدات…66

  4- 18-  بررسی پایداری پاسخ الکترود GC/RuOx- CB  برای اندازه‌گیری پریدات…….67

4-19- نتیجه گیری…………………………………………………………………………. 68

فهرست منابع………………………………………………………………………………..69

چکیده:

در بخش اول این پروژه، نوع جدیدی حسگر برای اندازه گیری نیکوتین آمید دی نوکلئوتید اسید (NADH)  با استفاده از تکنیک سل-ژل و اصلاحگر کروسین و نانولوله کربن ساخته شده است. این الکترود اصلاح شده خاصیت الکتروکاتالیزوری خوبی نسبت به اکسیداسیون NADH در pH=7 از خود نشان می دهد. (پتانسیل اکسایش 25/0 ولت نسبت به الکترود مرجع ). از آمپرومتری هیدرودینامیک برای اندازه گیری NADH در سطح الکترود کربن سرامیک اصلاح‌ شده استفاده شد. حد تشخیص ، حساسیت و محدوده کالیبراسیون خطی نسبت به NADH به ترتیب µM 2، nA.µM-1 4/2، 2-2500 میکرو مولار در زمان پاسخ دهی کمتر از یک ثانیه محاسبه شد.

در بخش دوم این پروژه، یک روش جدید برای اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری پریدات با استفاده از الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوذرات اکسید روتنیم انجام شده است. نانوذرات اکسید روتنیم نیز به وسیله­ی روش الکتروشیمیایی در سطح الکترود کربن شیشه­ای سنتز شده­اند. حدتشخیص، حساسیت و ثابت سرعت کاتالیزوری الکترود اصلاح­شده برای IO4 به ترتیب µM 1/6، nA.µM-1 7/9 و محدوده غلظت خطی تا 4 میلی مولار محاسبه شد. الکترود اصلاح­شده پاسخ الکتروشیمیایی، حساسیت، پایداری و تکرارپذیری خوبی را نشان می­دهد.

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه

الکتروشیمی شاخه‌ای از شیمی است که به بررسی واکنش­های شیمیایی می­‌پردازد که در اثر عبور جریان الکتریکی انجام می­شوند و یا انجام یافتن آن­ها سبب ایجاد جریان الکتریکی می­شود. فنون الکتروشیمیایی تجزیه، تاثیر متقابل شیمی و الکتریسیته، یعنی اندازه­گیری کمیت­های الکتریکی، مانند جریان، پتانسیل و بار و ارتباط آن­ها با پارامترهای شیمیایی را شامل می­شوند. چنین استفاده­ای از اندازه­گیری­های الکتریکی برای اهداف تجزیه­ای، گستره­ی وسیعی از کاربردها را به وجود می­آورد که بررسی­های زیست محیطی، کنترل کیفیت صنعتی، یا تجزیه­های زیست پزشکی را در بر می­گیرد. فرآیندهای الکتروشیمیایی بر خلاف بسیاری از اندازه­گیری­های شیمیایی که در درون محلول­های همگن انجام می­گیرند، در حد فاصل الکترود- محلول قرار دارند [1].

الکتروشیمی تجزیه­ای در سال­های اخیر، به عنوان شاخه­ای با دو ویژگی بنیادی و کاربردی از شیمی رشد سریع و چشم­گیری داشته است، این امر از یک سو به ماهیت تلفیق پذیری الکتروشیمی با دیگر علوم و فناوری مانند زیست شناسی، پزشکی و الکترونیک مربوط است و از سوی دیگر ویژگی­های خاص الکتروشیمی در مقایسه با برخی روش­های تجزیه­ای بر کاربرد آن­ها ‌می­افزاید. روش­های الکتروشیمیایی کاربرد زیادی در بررسی فرآیندهای انتقال الکترونی بسیاری از مولکول­ها و زیست مولکول­ها و مکانیسم واکنش­های احیا در زمینه­های مختلف دارند. این روش­ها دارای مزایای زیادی از قبیل حساسیت زیاد، حد تشخیص کم، محدوده خطی وسیع، تشخیص سریع، سادگی روش­ها و دستگاه­های مورد نیاز و کم­هزینه بودن آنالیزها هستند [2].

حسگرها و زیست­حسگرهای الکتروشیمیایی به دلیل حساسیت زیاد، انتخاب­گری بالا، زمان پاسخ­دهی سریع، قیمت مناسب و قابل حمل بودن بسیار مورد توجه قرار دارند. از طرف دیگر حسگرهای الکتروشیمیایی دارای محدودیت­هایی نیز هستند، که از جمله آن­ها می توان به پایداری کم در مدت زمان­های طولانی، تداخلات با سایر گونه­ها در نمونه­های حقیقی و همچنین به مشکلات انتقال بار در سطح الکترود در برخی موارد اشاره کرد. اخیرا به کارگیری نانوساختارها تاثیر قابل توجهی در توسعه حسگرهای شیمیایی و زیست­حسگرها و افزایش کاربردهای محیط زیستی، کلینیکی و صنعتی داشته است.

نانومواد با توجه به خواص منحصر به فرد خود دارای طیف گسترده­ای از کاربردها در زمینه انرژی، محیط زیست و فن­آوری­های پزشکی هستند که این خواص را در درجه اول اندازه آن، سپس ترکیب و ساختار تعیین می­کند که به علت این خواص شگفت­انگیز مورد علاقه بسیاری از دانشمندان قرار گرفته­اند [6-3]. از میان انواع نانوساختارها، اکسیدهای فلزی و نانولوله­های کربنی کاربردهای ویژه ای در الکتروشیمی و الکتروآنالیز گونه­ها دارند. از طرف دیگر روش ساخت نانوذرات فلزات و اکسیدهای فلزی تاثیر قابل توجهی بر خواص فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی آن­ها دارند. از میان روش­های متنوع ساخت نانوذرات اکسیدهای فلزی، انباشت الکتروشیمیایی به دلیل سادگی روش، سازگار بودن با محیط و انجام­پذیری در دمای پایین، بسیار مورد توجه بوده است. انباشت الکتروشیمیایی به فرآیندی گفته می­شود که با اعمال پتانسیل مناسب و کنترل سایر عوامل لایه­ای از فلز در سطح الکترود رسوب کرده و منجر به به بهبود خواص آن می­شود. با اعمال شرایط مناسب، با استفاده از این روش می­توان نانوساختارهای فلزی را در سطح الکترود سنتز نموده و الکترود را اصلاح کرد [7].

2-1- انواع الکترودهای مورد استفاده در شیمی تجزیه

انواع مختلفی از الکترودها با ساختارهای متفاوت در شیمی  تجزیه کاربرد  دارند که  می توان آن­ها را از دیدگاه­های مختلفی مورد بحث و بررسی قرار داد. برای یک الکترود دارا بودن هدایت الکتریکی در یک محدوده پتانسیل  شیمیایی حلال مورد  استفاده و پایداری  فیزیکی و شیمیایی مناسب ازاهمیت خاصی برخوردار است. الکترودها بر اساس حالت فیزیکی به دو دسته تقسیم می شوند:

1-2-1- الکترودهای جامد: که شامل الکترودهای فلزی، الکترودهای نیمه هادی، پلیمرهای هادی و  الکترودهای کربنی است

2-2-1- الکترودهای مایع(Hg ): که شامل الکترود قطره جیوه چکنده و الکترود قطره جیوه آویزان است.

1-1-2-1- الکترودهای فلزی:

در حالی که انتخای گسترده­ای از فلزات نجیب امکان پذیر است اما از مهم­ترین این الکترودها می­توان به طلا، پلاتین، نقره، ایریدیم، تنگستن و آلومینیوم اشاره کرد. این الکترودها عمدتا از یک فلز بی­اثر (نسبت به حلال مورد استفاده) تشکیل شده­اند، امکان استفاده از این الکترودها شدیدا تابع حلال مورد استفاده و محدوده پتانسیل شیمیایی است. این الکترودها معمولا دارای پتانسیل مازاد کمتری بوده و اکسیداسیون و احیای این ترکیبات الکتروفعال در سطح آن­ها به­راحتی انجام می­گیرد و در پیل­های الکتروشیمیایی معمولا به­عنوان الکترود مخالف به­کار می­روند و استفاده از آن­ها به­عنوان الکترود کار بعد از اصلاح سطح آن­ها امکان پذیر است. اصول حاکم بر رفتار این الکترودها از توزیع انرژی فرمی دیراک و تئوری نوار تعیین می­شود [3-1].

2-1-2-1- الکترودهای نیمه هادی:

قسمت اصلی این الکترودها یک نیمه هادی می باشد که از تک کریستال آن در مطالعات اسپکتروشیمیایی و از آرایه­های آن­ها در شناسایی همزمان چندین آنالیت استفاده می­شود. از مهم­ترین نیمه­هادی­ها می­توان به گرافیت، سیلیسیم، ژرمانیم، اکسید قلع و اکسید ایندیم اشاره کرد که معمولا لایه­ی نازکی از آن بر روی یک بستر فلزی نشانده می­شود [4].

3-1-2-1- پلیمرهای هادی:

این پلیمرها به دو دسته تقسیم می شوند:

الف) پلیمرهای ذاتا هادی که به­واسطه داشتن الکترون مازاد و یا کمبود الکترون ذاتا دارای هدایت الکتریکی هستند مانند پلی آنیلین یا پلی پیرول.

ب) پلیمرهای هادی عارضی که با افزودن مواد با هدایت الکتریکی بالا مثل پودر نیکل، نقره، مس و یا گرافیت به پلیمرهای دارای هدایت الکتریکی پایین مثل پلی وینیل کربن یا پلی اتیلن تهیه می­شوند. میزان مقاومت این پلیمرها در حدود 108 اهم بر سانتی­متر است که با افزودن این ترکیبات مقاومت آن­ها تا 1-10 –106 اهم بر سانتی­متر پایین می آید. دوده کربن از شایع­ترین پرکننده­هاست که با افزودن آن به این پلیمرها (حداکثر تا میزان 25% وزن پلیمر) هدایت افزایش می­یابد.                                                                                   

در بعضی  از پلیمرهای  آب­کاری[1] شده نیز  به­عنوان الکترود استفاده شده است که در  آن­ها  یک  فلز  نجیب  همانند  طلا یا  پلاتین به­ طریق  شیمیایی  بر روی بستر پلیمری رسوب داده می­شود.

Electroless plating1

تعداد صفحه : 103

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید