دانشگاه ایلام

 

دانشكده علوم پایه

 

 

 

 

 

پایان‌نامه كارشناسی ارشد در رشته­ ی شیمی (تجزیه)

 

 

 

 

 

 

 

تهیه الکترودهای کربن سرامیکی و  کربن شیشه ای  اصلاح­شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین ، نانو ذرات اکسید روتنیم و مولکول های سلستین بلو و کاربرد آن­ها در

 

اندازه ­گیری ترکیبات  بیولوژی و شیمیایی

 

 

 

 

 

استاد راهنما:

 

دكتر محمود روشنی

 

 

 

شهریور 1393

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)

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.

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

فصل اول (مقدمه­)                                                                                         1

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

1-2- انواع الكترودهای مورد استفاده در شیمی تجزیه……………………………………………………… 3

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

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

1-2-1-1- الكترودهای فلزی……………………………………………………………………………………… 3

1-2-1-2- الكترودهای نیمه هادی………………………………………………………………………………. 4

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

1-2-1-4- الكترودهای كربنی……………………………………………………………………………………..6

1-3- الكترودهای اصلاح شده و كاربردآنها در شیمی تجزیه………………………………………….…. 6

1-3-1- اهداف استفاده از الكترودهای اصلاح شده………………………………………………………… 6

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

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

1-3-3-1- چگونگی اصلاح سطوح الكترودی………………………………………………………………. 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،NADH

و پریدات)                                                                                                                             21

پایان نامه

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………………………………………………………………………………………………………………….38

3-11- بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسین در غلظت های متفاوتی از NADH  ………………………………………………………………..40

3-12- محاسبه ثابت سرعت کاتالیزوری برای اکسیداسیون   NADH توسط الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با CNTs/Cro…………………………………………………………………………….41

3-13-بررسی تاثیر PH محلول روی اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری  NADH …………………. 41

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 …………44

3-16- بررسی پایداری پاسخ الکترود اصلاح­شده نسبت به اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH……………………………………………………………………………………………………………………………………..45

3-17- نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………………………..46

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

یک مطلب دیگر :

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

شکل (1-1): ساختار واکنشهای اکسایش و کاهش کروسین…………………………………………………………………..14

شکل(1-2): ساختار واکنشهای اکسایش و کاهش  سلستین بلو………………………………………………………………..15

شکل (3-1): رفتار الکتروشیمیاییNADH ……………………………………………………………………………………….27

شکل (3-2): ولتاموگرام الکترود CCE/CNTs در محلول 1 میلی مولارکروسین…………………………………….30

شکل (3-3): ولتاموگرام­های الکترودCro /CCE/CNTs در محلول 1/0 مولار بافر فسفات 2سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه………………………………………………………………………………………………30

شکل (3-4): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود CCE (a) , CCE/CNTs b) و Cro /CCE/CNTs در بافر فسفات pH برابر7…………………………………………………………………………………………………………………………..31

شکل(3-5): ولتاموگرام‌های چرخه‌ای الکترود (a) CCE/Cro و (b)Cro /CCE/CNTs درمحلول 1/0 مولار بافرفسفات7………………………………………………………………………………………………………………..32

شکل (3-6): ولتاموگرام چرخه‌ای الکترود Cro /CCE/CNTs در سرعت های روبش 20-100 میلی ولت بر ثانیه در محلول بافر فسفات 2……………………………………………………………………………………..33

شکل (3-7): نمودار جریان برحسب سرعت روبش برای الکترود اصلاح شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین………………………………………………………………………………………………………………………………………..36

شکل (3-8): ولتاموگرام­های الکترود اصلاح­شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین (a)در دومین (b) در یکصدمین چرخه پتانسیل………………………………………………………………………………………………………………….37

شکل (3-9): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترودCro /CCE/CNTs درمحلول بافر فسفات M1/0 در pH  های 2تا9 در سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه………………………………………………………………………………………..38

شکل(3-10): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود  در حضور (b) 3 میلی مولار NADHدر محلول 1/0 مولار بافر فسفات با pH برابر 7 در سرعت روبش 50میلی ولت بر ثانیه برای الکترود (a) CCE/CNTs و CCE/CNTs/Cro(b   ………………………………………………………………………………………………………………39

شکل (3-11): ولتاموگرام­ الکترود CCE/CNTs/Cro  در محلول 1/0 مولار بافر فسفات 7 در غلطت های مختلف 0 تا 300 میکرو مولار NADH در سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه………………………………………..40

 

شکل (3-12): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود اصلاح­شده CCE/CNTs/Cro در بافر فسفات 1/0 مولاردر محدوده PH 2 تا 8 و در حضور 44 میکرو مولارNADH……………………………………………………………………42

شکل(3-13): آمپروگرام الکترود  CCE/CNTs/Cro بعد از هر بار تزریق 100 میکرو مولار NADH به محلول 1/0 مولار بافر فسفات باpH  برابر 7 در سرعت چرخش الکترود 2000 دور بر دقیقه و پتانسیل ثابت25/0 ولت. شکل B نمودار جریان بر حسب غلظتNADH…………………………………………………………………………43

شکل( 3-14): آمپروگرام الکترود CCE/CNTs/Cro بعد از هر بار تزریق 20 میکرو مولار NADH به محلول

1/0 مولار بافر فسفات با  pHبرابر 7 در سرعت چرخش الکترود 2000 دور بر دقیقه و پتانسیل ثابت 25/ولت. شکل :B نمودار جریان در برابر غلظت NADH…………………………………………………………………………………45

شکل(3-15): آمپروگرام الکترود CCE/CNTs/Cro بعد از تزریق 200 میکرو مولار NADH به محلول 1/0

مولار بافر فسفات با pH برابر 7 در پتانسیل ثابت 25/0 ولت و سرعت چرخش 2000 دوربر دقیقه،در مدت 48 دقیقه…………………………………………………………………………………………………………………………………………….46

شکل (4-1) ساختار پریدات سدیم…………………………………………………………………………………………………….48

شکل (4-2) ولتاموگرام مربوط به تشکیل نانوذرات اکسید روتنیم در سطح الکترود کربن شیشه‌ای…………………49

شکل (4-3)  ولتاموگرام مریوط به پایداری فیلم RuOx تشکیل شده بر سطح الکترود کربن شیشه­ای……………50

شکل (4-4) تصاویرSEM مربوط به الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح نشده و اصلاح شده با نانوذرات اکسیدروتنیم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………51

شکل(4-5) ولتاموگرام‌های چرخه‌ای برای (a) جذب سلستین سطحی شده در سطح الکترود کربن شیشه‌ای، (b)  الکترود CB – RuOx/GC ………………………………………………………………………………………………………….53

شکل (4-6): (A) ولتاموگرام­های چرخه‌ای الکترودGCE/CoOxNPs  در شیشه ای (b) RuOx  درمحلول 1/0 مولار بافر فسفات2……………………………………………………………………………………………………………………54

شکل (4-7) ولتاموگرام‌های  چرخه‌ای الکترود CB- RuOx/GC در سرعت‌های روبش مختلف……………….55

شکل (4-8): ولتاموگرام‌های چرخه‌ای الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید روتنیم و سلستین بلو(a)در دومین و (b) در یکصدمین چرخه پتانسیل………………………………………………………………………………………………………..58

شکل (4-9): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود (a) GC, (b) GC/RuOx و (b)GC/RuOx/CB   در محلول بافر فسفات 2……………………………………………………………………………………………………………………….59

دسته‌ها: Uncategorized

0 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *