متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی شیمی

گرایش : تجزیه

عنوان : تهيه الکترودهاي کربن سراميکي و  کربن شيشه اي  اصلاح­ شده با نانولوله کربن و مولکول هاي کروسين و نانو ذرات اکسيد روتنيم و مولکول هاي سلستين بلو و کاربرد آن­ها در اندازه ­گيري ترکيبات بيولوژي و شيميايي

دانشگاه ایلام

دانشكده علوم پايه

پايان‌نامه كارشناسي ارشد در رشته­ شيمي (تجزيه)

عنوان:

تهيه الکترودهاي کربن سراميکي و  کربن شيشه اي  اصلاح­ شده با نانولوله کربن و مولکول هاي کروسين، نانو ذرات اکسيد روتنيم و مولکول هاي سلستين بلو و کاربرد آن­ ها در اندازه ­گيري ترکيبات بيولوژي و شيميايي

استاد راهنما:

دكتر محمود روشني

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 الكترودهاي مورد استفاده در شيمي تجزيه………………………………………………. 3

1-2- 1- الکترودهاي جامد……………………………………………………………………………….. 3

1-2-2- الکترودهاي مايع………………………………………………………………………………….. 3

1-2-1-1- الكترودهاي فلزي………………………………………………………………………………. 3

1-2-1-2- الكترودهاي نيمه هادي………………………………………………………………………… 4

1-2-1-3- پليمرهاي هادي…………………………………………………………………………………4

1-2-1-4- الكترودهاي كربني……………………………………………………………………………6

1-3- الكترودهاي اصلاح شده و كاربردآنها در شيمي تجزيه………………………………………….. 6

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

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

1-3-3- الكترودهاي اصلاح شده شيميايي……………………………………………………………. 7

1-3-3-1- چگونگي اصلاح سطوح الكترودي…………………………………………………………. 8

1-3-4-دسته بندي الکترودهاي اصلاح شده با توجه به کاربرد آنها در روش­هاي  مختلف آناليزي…9

1-4- شيمي روتنيم……………………………………………………………………………………. 11

1-4-1کشف   ونامگذاري………………………………………………………………………………. 11

1-4- 2-  خصوصيات فيزيکي……………………………………………………………………………12

1-4-3-خصوصيات شيميايي…………………………………………………………………………… 12

1-5- شيمي کلريدروتنيم……………………………………………………………………………… 12

1-6-  نانوذرات اکسيد روتنيم……………………………………………………………………….. 12

1-7- شيمي نانولوله‌های‌کربن……………………………………………………………………….. 13

1-8- شيمي کروسين……………………………………………………………………………….. 14

1- 9- شيمي تيونين و سلستين……………………………………………………………………. 15

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

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

1-11-  الکترود هاي کربن شيشه اي……………………………………………………………….16

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

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

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

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

فصل دوم (مروري بر کارهاي انجام­شده در زمينه الکترودهاي اصلاح­شده،NADHو پريدات)…….21

2-1- مروري بر کارهاي انجام شده در زمينه اندازه­گيري ترکيبات مختلف بر پايه الکترودهاي اصلاح­شده با لوله کربن و مولکول هاي کروسين…22

2-2- مروري بر استفاده از نانو ذرات اکسيد روتنيم براي اصلاح سطح الکترود………………….22

2-3- مروري بر کارهاي انجام گرفته براي تعيين  NADHبه روش الکتروشيميايي……………… 24

2-4- مروري بر کارهاي انجام گرفته براي تعيين پريدات با استفاده از الکترودهاي اصلاح­شده…24

فصل سوم (تعيين آمپرومتري نيکوتين آميد آدنين دي نوکلئوتيد اسيد با الکترود کربن سراميک اصلاح شده با نانولوله کربن و مولکول هاي کروسين)……………….26

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

3-2- بخش تجربي……………………………………………………………………………………28

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

3-2-2- دستگاه­ها و وسايل مورد نياز……………………………………………………………..29

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

3-2-3-1- روش تهيه الکترود کربن سراميک اصلاح شده با مولکول هاي کروسين………….29

3-3- بررسي الکتروشيمي فيلم نانولوله کربن-کروسين تشکيل شده در سطح الکترود……31

3-4- تاثير استفاده از نانولوله کربن در رفتار الکتروشيميايي کروسين جذب شده در سطح الکترود…32

3-5- فعاليت الکتروشيميايي الکترود CCE/CNTs/Cro در سرعت­هاي روبش مختلف……….33

3-6- محاسبه ضريب انتقال بار و ثابت سرعت انتقال الکترون براي الکترود اصلاح­شده…. 34

3-7- محاسبه غلظت  سطحي کروسين در سطح الکترود…………………………………..36

3-8- بررسي ميزان پايداري فيلم کروسين جذب شده  تشکيل شده در سطح الکترود…..36

3-9- بررسي رفتار الکتروشيميايي فيلم کروسين جذب شده در سطح الکترود در pH هاي متفاوت….37

3-10- خواص الکتروکاتاليزوري فيلم CNTs/Cro براي اکسيداسيون الکتروکاتاليزوري NADH…..

3-11- بررسي رفتار الکتروشيميايي الکترود کربن سراميک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسين در غلظت هاي متفاوتي از NADH

3-12- محاسبه ثابت سرعت کاتاليزوري براي اکسيداسيون   NADH توسط الکترود کربن سراميک اصلاح شده با CNTs/Cro

 3-13-بررسي تاثير PH محلول روي اکسيداسيون الکتروکاتاليزوري NADH …………

3-14- تعيين محدوده خطي NADH با الکترود کربن سراميک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسين…42

3-15- تعيين حساسيت و حد تشخيص الکترود اصلاح­شده براي اندازه‌گيري NADH ……..

3-16- بررسي پايداري پاسخ الکترود اصلاح­شده نسبت به اکسيداسيون الکتروکاتاليزوري NADH……

3-17- نتيجه ­گيری …………………………………………………………………………46

فصل چهارم (تعيين آمپرومتري پريدات با استفاده از الکترود کربن شيشه اي اصلاح شده با نانو ذرات اکسيد روتنيم)…47

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

4 -2- بخش تجربي…………………………………………………………………………48

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

4-2- 2- دستگاهها و تکنيک‌هاي اندازه‌گيري……………………………………………49

4-2-3- روش تهيه نانوذرات اکسيد روتنيم در سطح الکترود کربن شيشه‌اي…………49

4-2- 4- روش تهيه الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسيد روتنيم وسلستين بلو…….51

4-3-  محاسبه سطح موثر الکترود کربن شيشه‌اي اصلاح شده با نانوذرات اکسيد روتنيم…51

4- 4-  بررسي الکتروشيمي فيلم  نانوذرات اکسيد روتنيم- سلستين بلو در سطح الکترود کربن شيشه‌اي….52

4-5-  تأثير استفاده از نانوذرات اکسيد روتنيم در رفتار الکتروشيميايي سلستين بلو جذب شده در سطح الکترود…53

4-6-  فعاليت الکتروشيميايي الکترود  CB- RuOx/GC در سرعت‌هاي روبش مختلف… 54

4-7- محاسبه ضريب انتقال بار و ثابت سرعت انتقال الکترون براي الکترود اصلاح شده..56

4-8- محاسبه غلظت سطحي سلستين بلو جذب شده در سطح نانوذرات اکسيد روتنيم…57

4- 9-  بررسي ميزان پايداري فيلم‌ سلستين بلو تثبيت شده بر سطح نانوذرات اکسيد روتنيم…58

4- 10-  بررسي رفتار الکتروشيميايي فيلم نانو ذرات اکسيد روتنيم- سلستين بلو جذب شده در سطح الکترود…58

4-11-  بررسي رفتار الکتروشيميايي فيلم سلستين بلو جذب شده در سطح الکترود در  PHهاي مختلف….60

4- 12- بررسي خواص الکتروکاتاليزوري فيلم RuOx- Celestine blue براي احياي الکتروکاتاليزوري پریدات..61

4-13-  بررسي تاثيرpH محلول روي احياي الکتروکاتاليزوري پريدات……………….  63

4-14-  بررسي رفتار الکتروشيميايي الکترود GC/RuOx- CB  در غلظت‌هاي متفاوت…63

4- 15- محاسبه ثابت سرعت کاتاليزوري براي پريدات………………………………..64

4- 16- استفاده از روش آمپرومتري براي اندازه‌گيري پريدات  توسط الکترود کربن شيشه‌اي شده اصلاح شده با فيلم RuOx-  CB و تعيين محدوده کاليبراسيون خطي………..65

 4-17-  تعيين حساسيت و حد تشخيص الکترود GC/RuOx- CB  براي تشخيص پريدات…66

  4- 18-  بررسي پايداري پاسخ الکترود GC/RuOx- CB  براي اندازه‌گيري پريدات…….67

4-19- نتيجه گيري…………………………………………………………………………. 68

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

چکیده:

در بخش اول اين پروژه، نوع جديدي حسگر براي اندازه گيري نيکوتين آميد دي نوکلئوتيد اسيد (NADH)  با استفاده از تکنيک سل-ژل و اصلاحگر کروسين و نانولوله کربن ساخته شده است. اين الکترود اصلاح شده خاصيت الکتروکاتاليزوري خوبي نسبت به اکسيداسيون NADH در pH=7 از خود نشان مي دهد. (پتانسيل اکسايش 25/0 ولت نسبت به الکترود مرجع ). از آمپرومتري هيدروديناميک براي اندازه گيري NADH در سطح الکترود کربن سراميک اصلاح‌ شده استفاده شد. حد تشخيص ، حساسيت و محدوده کاليبراسيون خطي نسبت به NADH به ترتيب µM 2، nA.µM-1 4/2، 2-2500 ميکرو مولار در زمان پاسخ دهي کمتر از يک ثانيه محاسبه شد.

در بخش دوم اين پروژه، يک روش جديد براي اکسيداسيون الکتروکاتاليزوري پريدات با استفاده از الکترود کربن شيشه­اي اصلاح­شده با نانوذرات اکسيد روتنيم انجام شده است. نانوذرات اکسيد روتنيم نيز به وسيله­ي روش الکتروشيميايي در سطح الکترود کربن شيشه­اي سنتز شده­اند. حدتشخيص، حساسيت و ثابت سرعت کاتاليزوري الکترود اصلاح­شده براي IO4 به ترتيب µM 1/6، nA.µM-1 7/9 و محدوده غلظت خطي تا 4 ميلي مولار محاسبه شد. الکترود اصلاح­شده پاسخ الکتروشيميايي، حساسيت، پايداري و تکرارپذيري خوبي را نشان مي­دهد.

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه

الکتروشيمي شاخه‌اي از شيمي است که به بررسي واکنش­هاي شيميايي مي­‌پردازد که در اثر عبور جريان الکتريکي انجام مي­شوند و يا انجام يافتن آن­ها سبب ايجاد جريان الکتريکي مي­شود. فنون الکتروشيميايي تجزيه، تاثير متقابل شيمي و الکتريسيته، يعني اندازه­گيري کميت­هاي الکتريکي، مانند جريان، پتانسيل و بار و ارتباط آن­ها با پارامترهاي شيميايي را شامل مي­شوند. چنين استفاده­اي از اندازه­گيري­هاي الکتريکي براي اهداف تجزيه­اي، گستره­ي وسيعي از کاربردها را به وجود مي­آورد که بررسي­هاي زيست محيطي، کنترل کيفيت صنعتي، يا تجزيه­هاي زيست پزشکي را در بر مي­گيرد. فرآيندهاي الکتروشيميايي بر خلاف بسياري از اندازه­گيري­هاي شيميايي که در درون محلول­هاي همگن انجام مي­گيرند، در حد فاصل الکترود- محلول قرار دارند [1].

الکتروشيمي تجزيه­اي در سال­هاي اخير، به عنوان شاخه­اي با دو ويژگي بنيادي و کاربردي از شيمي رشد سريع و چشم­گيري داشته است، اين امر از يک سو به ماهيت تلفيق پذيري الکتروشيمي با ديگر علوم و فناوري مانند زيست شناسي، پزشکي و الکترونيک مربوط است و از سوي ديگر ويژگي­هاي خاص الکتروشيمي در مقايسه با برخي روش­هاي تجزيه­اي بر کاربرد آن­ها ‌مي­افزايد. روش­هاي الکتروشيميايي کاربرد زيادي در بررسي فرآيندهاي انتقال الکتروني بسياري از مولکول­ها و زيست مولکول­ها و مکانيسم واکنش­هاي احیا در زمينه­هاي مختلف دارند. اين روش­ها داراي مزاياي زيادي از قبيل حساسيت زياد، حد تشخيص کم، محدوده خطي وسيع، تشخيص سريع، سادگي روش­ها و دستگاه­هاي مورد نياز و کم­هزينه بودن آناليزها هستند [2].

حسگرها و زيست­حسگرهاي الکتروشيميايي به دليل حساسيت زياد، انتخاب­گري بالا، زمان پاسخ­دهي سريع، قيمت مناسب و قابل حمل بودن بسيار مورد توجه قرار دارند. از طرف ديگر حسگرهاي الکتروشيميايي داراي محدوديت­هايي نيز هستند، که از جمله آن­ها مي توان به پايداري کم در مدت زمان­هاي طولاني، تداخلات با ساير گونه­ها در نمونه­هاي حقيقي و همچنين به مشکلات انتقال بار در سطح الکترود در برخي موارد اشاره کرد. اخيرا به کارگيري نانوساختارها تاثير قابل توجهي در توسعه حسگرهاي شيميايي و زيست­حسگرها و افزايش کاربردهاي محيط زيستي، کلينيکي و صنعتي داشته است.

نانومواد با توجه به خواص منحصر به فرد خود داراي طيف گسترده­اي از کاربردها در زمينه انرژي، محيط زيست و فن­آوري­هاي پزشکي هستند که اين خواص را در درجه اول اندازه آن، سپس ترکيب و ساختار تعيين مي­کند که به علت اين خواص شگفت­انگيز مورد علاقه بسياري از دانشمندان قرار گرفته­اند [6-3]. از ميان انواع نانوساختارها، اکسيدهاي فلزي و نانولوله­هاي کربني کاربردهاي ويژه اي در الکتروشيمي و الکتروآناليز گونه­ها دارند. از طرف ديگر روش ساخت نانوذرات فلزات و اکسيدهاي فلزي تاثير قابل توجهي بر خواص فيزيکي، شيميايي و الکتروشيميايي آن­ها دارند. از ميان روش­هاي متنوع ساخت نانوذرات اکسيدهاي فلزي، انباشت الکتروشيميايي به دليل سادگي روش، سازگار بودن با محيط و انجام­پذيري در دماي پايين، بسيار مورد توجه بوده است. انباشت الکتروشيميايي به فرآيندي گفته مي­شود که با اعمال پتانسيل مناسب و کنترل ساير عوامل لايه­اي از فلز در سطح الکترود رسوب کرده و منجر به به بهبود خواص آن مي­شود. با اعمال شرايط مناسب، با استفاده از اين روش مي­توان نانوساختارهاي فلزي را در سطح الکترود سنتز نموده و الکترود را اصلاح کرد [7].

2-1- انواع الكترودهاي مورد استفاده در شيمي تجزيه

انواع مختلفي از الكترودها با ساختارهاي متفاوت در شيمي  تجزيه كاربرد  دارند كه  مي توان آن­ها را از ديدگاه­هاي مختلفي مورد بحث و بررسي قرار داد. براي يك الكترود دارا بودن هدايت الكتريكي در يك محدوده پتانسيل  شيميايي حلال مورد  استفاده و پايداري  فيزيكي و شيميايي مناسب ازاهميت خاصي برخوردار است. الكترودها بر اساس حالت فيزيكي به دو دسته تقسيم مي شوند:

1-2-1- الکترودهاي جامد: که شامل الكترودهاي فلزي، الكترودهاي نيمه هادي، پليمرهاي هادي و  الكترودهاي كربني است

2-2-1- الکترودهاي مايع(Hg ): که شامل الکترود قطره جيوه چکنده و الکترود قطره جيوه آويزان است.

1-1-2-1- الکترودهاي فلزي:

در حالي که انتخاي گسترده­اي از فلزات نجيب امکان پذير است اما از مهم­ترين اين الکترودها مي­توان به طلا، پلاتين، نقره، ايريديم، تنگستن و آلومينيوم اشاره کرد. اين الکترودها عمدتا از يک فلز بي­اثر (نسبت به حلال مورد استفاده) تشکيل شده­اند، امکان استفاده از اين الکترودها شديدا تابع حلال مورد استفاده و محدوده پتانسيل شيميايي است. اين الکترودها معمولا داراي پتانسيل مازاد کمتري بوده و اکسيداسيون و احياي اين ترکيبات الکتروفعال در سطح آن­ها به­راحتي انجام مي­گيرد و در پيل­هاي الکتروشيميايي معمولا به­عنوان الکترود مخالف به­کار مي­روند و استفاده از آن­ها به­عنوان الکترود کار بعد از اصلاح سطح آن­ها امکان پذير است. اصول حاکم بر رفتار اين الکترودها از توزيع انرژي فرمي ديراک و تئوري نوار تعيين مي­شود [3-1].

2-1-2-1- الکترودهای نیمه هادی:

قسمت اصلي اين الکترودها يک نيمه هادي مي باشد که از تک کريستال آن در مطالعات اسپکتروشيميايي و از آرايه­هاي آن­ها در شناسايي همزمان چندين آناليت استفاده مي­شود. از مهم­ترين نيمه­هادي­ها مي­توان به گرافيت، سيليسيم، ژرمانيم، اکسيد قلع و اکسيد اينديم اشاره کرد که معمولا لايه­ي نازکي از آن بر روي يک بستر فلزي نشانده مي­شود [4].

3-1-2-1- پليمرهاي هادي:

اين پليمرها به دو دسته تقسيم مي شوند:

الف) پليمرهاي ذاتا هادي که به­واسطه داشتن الکترون مازاد و يا کمبود الکترون ذاتا داراي هدايت الکتريکي هستند مانند پلي آنيلين يا پلي پيرول.

ب) پليمرهاي هادي عارضي که با افزودن مواد با هدايت الکتريکي بالا مثل پودر نيکل، نقره، مس و يا گرافيت به پليمرهاي داراي هدايت الکتريکي پايين مثل پلي وينيل کربن يا پلي اتيلن تهيه مي­شوند. ميزان مقاومت اين پليمرها در حدود 108 اهم بر سانتي­متر است که با افزودن اين ترکيبات مقاومت آن­ها تا 1-10 –106 اهم بر سانتي­متر پايين مي آيد. دوده کربن از شايع­ترين پرکننده­هاست که با افزودن آن به اين پليمرها (حداکثر تا ميزان 25% وزن پليمر) هدايت افزايش مي­يابد.                                                                                   

در بعضي  از پليمرهاي  آب­کاري[1] شده نيز  به­عنوان الکترود استفاده شده است که در  آن­ها  يک  فلز  نجيب  همانند  طلا يا  پلاتين به­ طريق  شيميايي  بر روي بستر پليمري رسوب داده مي­شود.

Electroless plating1

تعداد صفحه : 103

قیمت : 17300تومان

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 :        ———- ****       [email protected]

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.

*********  ********* *********

دسته بندی : مهندسی شیمی