دانلود پروژه:ساخت نانو حسگر الکتروشیمیایی جهت اندازه گیری آلاینده فلزی در محصولات و پساب های غذایی

      فهرست مطالب

عنوان                                                                                          صفحه

 چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2

فصل اول مقدمه ای بر حسگرهای اصلاح شده الکتروشیمیایی

1-1  هدف تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4

1-2-  روش تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4

1-3 -به روز رسانی الکترود های شیمیایی تغییر یافته در شیمی تحلیلی………………………………………………………………………… 5

1-4-  روش های جذب فیزیکی و شیمیایی CMEs برای آماده سازی جذب سطحی پایه  CMEs………………………………… 7

1-5 –  CMEs کووالانسی پیوند……………………………………………………………………………………………………………………………….. 11

1-6 –  کاربردهای کاتالیزوری……………………………………………………………………………………………………………………………………. 14

1- 7 –  نانوحسگرها………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 19

1-8 – انواع حسگرها……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 20

1-8-1-  حسگرهای شیمیایی…………………………………………………………………………………………………………………………………… 20

1-8-1-1 – انواع حسگرهای شیمیایی………………………………………………………………………………………………………………………. 21

1-8-1-2 – حسگرهای گرمایی………………………………………………………………………………………………………………………………… 21

1-8-1-3 – حسگرهای جرمی…………………………………………………………………………………………………………………………………. 22

1-8-1-4 – حسگرهای الکتروشیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………… 24

1-8-1-5 – حسگرهای نوری شیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………… 24

1-8-2 – حسگرهای سنتزی……………………………………………………………………………………………………………………………………… 25

1-8-3 – مواد مورد استفاده در ساخت حسگرها………………………………………………………………………………………………………… 25

1-8-3-1 – مواد کلاسیک………………………………………………………………………………………………………………………………………… 25

1-8-3-2 – پلیمرها…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 26

1- 9 – کاربردهای بیولوژیکی و کاربردهای الکترودهای نانویی اصلاح شده با خواص ویژه…………………………………………….. 28

1-10-  الکترودهایی با مساحت سطح زیاد………………………………………………………………………………………………………………… 30

1-10-1 –  وصل ذرات نانویی به الکترودها………………………………………………………………………………………………………………. 31

1 -10-2 – رسوبگذاری الکتریکی…………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

1-11 –  نانوکامپوزیت……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 41

1-11-1 – نانوکامپوزیتهای زمینه پلیمری…………………………………………………………………………………………………………………… 41

1-12-  تاریخچه کادمیوم………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 41

فصل دوم مواد و دستگاهوری

2-1 –1- مواد و واکنشگرها……………………………………………………………………………………………………………………………………… 44

2-1-2 -تهيه بافرها………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

2-1-3 -روش ساخت لیگاند…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

2-2 -دستگاهوري……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 45

2-3 – نرم افزارهای مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………………………… 45

2-3-1 – نرم افزار 797VA Computrace ……………………………………………………………………………………………………………. 46

2-3-1-1 -بخش Main………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 46

2-3-1-2- بخش  Exploratory Specification…………………………………………………………………………………………………… 47

2-3-1-3- بخش Exploratory Curves ………………………………………………………………………………………………………………. 48

2-4 -اندازه گیری الکتروشیمیایی به روش امپدانس……………………………………………………………………………………………………. 49

2-5- آماده سازی دستگاه والکترود……………………………………………………………………………………………………………………………. 50

2-6- روش افزايش استاندارد……………………………………………………………………………………………………………………………………. 51

فصل سوم ساخت حسگراصلاح شده گرافیتی

3- 1- اصلاح سازی سطح الکترود…………………………………………………………………………………………………………………………….. 53

3-2-بررسی سطح الکترودگرافیت اصلاح شده با استفاده ازطیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی…………………………………… 54

3-4 -بررسی کاهش الکتروکاتالیستی فلز کادمیم در الکترود گرافیت اصلاح شده…………………………………………………………… 56

3-5 -اثر  pH بافر…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 56

3-6-بهینه کردن پارامترهای شیمیایی و دستگاهی……………………………………………………………………………………………………….. 58

3-6-1 -اثر غلظت نمک الکترولیت…………………………………………………………………………………………………………………………… 58

3-6-2- اثر پارامتر های دستگاهی…………………………………………………………………………………………………………………………….. 59

3-6-2- 1- اثر سرعت روبش پتانسیل………………………………………………………………………………………………………………………. 59

3-6-2- 2-اثر فرکانس…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 59

3-7-  اندازه گیری های ولتامتری موج مربعی…………………………………………………………………………………………………………….. 59

3-8 – رسم منحنی کالیبراسیون ; دقت و صحت روش………………………………………………………………………………………………… 60

3 -9- بررسی اثر مزاحمت ها…………………………………………………………………………………………………………………………………… 61

3-10-  کاربرد حسگر در نمونه های حقیقی………………………………………………………………………………………………………………. 62

فصل چهارم نتیجه گیری و پیشنهاد

4-1- نتيجه گيري…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 65

4-2- ارائه پيشنهادها جهت کارهای بعدی………………………………………………………………………………………………………………….. 66

منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 67

چکیده انگلیسی (Abstract) ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 73

                             فهرست شکل ها

عنوان                                                                                          صفحه

شکل 1–1 ارائه نمودار برای واکنش اکسایش A→B روی (A) عریان و شرایط واسطه . 5

شکل 1-2  ارائه نموداری برای تنوع انواع مسیرهای آماده سازی CME.. 6

شکل1 -3  ارائه مفهومی برای شناسایی ریزاندامگان بیماری زا DNA با استفاده از سیستم های تراشه الکتروشیمیایی Au – اجزاء نانو اساسی.. 11

شکل 1-4  ساختارنمونه برای سیستم تغییر یافته شیمیایی (B SG/Fe CN0 Ts/ SPE) واکنش CV برای 1میلی مولار در یک ادرار واقعی.. 13

شکل 1-5  ساختارهای دندریمرها و B – سی کلود کسترین.. 15

تصویر 1- 6  (واکنش CV یک فنول (ph) و اشتتقاق فنول هیدروکسی (کاتکول، CA) روی SPE , CuSPE در pH= 1/4 PB در یک سرعت پویش…. 16

شکل 1- 7  واکنش cv در SPES تغییر یافته مختلف در mV/S 50 در محلول Ph₂KCL/HCL(I=0/1) 18

شکل 1-8  شمایی از یک حسگر شیمیایی.. 20

شکل 1- 9  یک حسگر گرمایی با لایه دوگانه،ML: لایه تغییر شکل دهنده مغناطیسی،GL: لایه چسب وCL:لایه شیمیایی [59] 22

شکل 1-10 نمونه ای از یک حسگر جرمی نوع SAW. [5] 23

شكل 1-11 تولید چند مرحلهای از چیدمانهای چند لایه ای فلز- ذره 32

شکل1-12 اتصال مرحلهای 11-MP و ساختمان خارجی نانو ذرات طلا بر روی ITO (اکسید قلع- ایندیم) (بازنویسی با مجوز از منبع[89] Elsevier 1999).) 33

شکل1-13 (A) مقاومت شیمیایی که شامل ذرات نانویی طلا و PPI است. (بازنویسی با مجوز جامعه شیمی آمریکا 2002) (B) واکنش فیلم نانویی Au نسبت به تولوئن، 1- پروپانول و آب: Au/PPI(a)،Au/PPh(b)،Au/PAMAM)C) (بازنویسی با مجوز السیور 2002) (بازتولید با مجوز از منبع شماره [95]). 36

شکل 1-14  شماتیک فیلم نانو ذرات انعطاف پذیر و ساختمان آنها (بازنویسی با مجوز از منبع [34] ، جامع شیمی آمریکا 2002). 37

شکل 1-15 طرح کلی نمایش ذرات نانوییAu  اصلاح شده با 1- هگزان تیول بین الکترودهای طلا، با حضور تولوئن حل شده در محلول KCl (بازنویسی با مجوز از منبع شماره [35] جامعه شیمی آمریکا). 39

شکل 1-16 طرح کلی از مراحل تولید حسگر و کارکرد آن با یک آزمون ایمونوگلوبین را نشان می دهد (بازنویسی با مجوز از منبع [36] ، جامع شیمی آمریکا 1999). 40

شکل2-1 ساختار شیمیایی لیگاند سنتزی.. 44

شکل2-2 شماتیک دستگاه اتولب متروهم مدل 797VA.. 45

شکل 2-3  بخشMain 46

شکل  2-4  بخش Exploratory Specification. 47

شکل  2-5   بخش Exploratory Curves. 48

شکل  2-6  طرحی از مدوله کننده FRA به روش پتانسیواستاتیک… 50

شکل 3-١-موج ولتاموگرام چرخه ای مربوط: الف)الکترود گرافیت عریان، ب) الکترود گرافیت اصلاح شده پلی پیرول / نانو مس ج) الکترود گرافیت اصلاح شده; پلی پیرول / نانو مس/لیگاند در حضور 22 نانو مولار از فلزکادمیم محلول5/0 مولارKCl ، سرعت اسکن 50 میلی ولت بر ثانیه و      7 pH= بافر بریتون-رابینسون. 54

شکل3-2- طیف های امپدانس الکتروشیمیایی: الف)الکترود گرافیت عریان، ب) الکترود گرافیت اصلاح شده پلی پیرول / نانو مس ج) الکترود گرافیت اصلاح شده; پلی پیرول / نانو مس/لیگاند درحضور 22 نانو مولار  از فلز کادمیم ، سرعت اسکن 50 میلی ولت بر ثانیه و7pH= بافر بریتون-رابینسون. 55

شکل 3-3 ولتامتری چرخه ای 22 نانو مولار ازفلز ، در الکترودگرافیت اصلاح شده، با به کار گیری; سرعت های روبش (از داخل به خارج) 9- 0/05/ 0 ولت بر ثانیه ،روبش پتانسیل از محدوده 1+ تا 1- ولت، محلول ، محلول 5/0 مولارKCl، در7pH= بافر بریتون- رابینسون. 56

شکل 3-4-1  اثر تغییرات pH، روی پاسخ الکترودگرافیت اصلاح شده در حضور22 نانو مولار ازفلز ، با استفاده از ولتامو گرام های  CVو با به کار گیری;سرعت اسکن05/0 ولت بر ثانیه،روبش پتانسیل از محدوده 1+تا 1- ولت، محلول ، محلول 5/0 مولارKCl، در pH 2 تا 12بافر بریتون- رابینسون. 57

شکل3-4-2  نمودار تغییرات پتانسیل پیک بر حسب تغییرات pH.. 57

شکل 3-5 ولتاموگرام های موج مربعی مربوط به فلز کادمیم در سطح الکترودگرافیت اصلاح شده با استفادهاز;2 میلی لیتر محلولبافر بریتون- رابینسون با 3 =pH يك ميلي ليتر از محلول١/٠ مولار NaNO₃ و مقادیر مناسب از محلول استاندارد فلز کادمیم. 60

شکل3-6  منحنی استاندارد نسبی پاسخ الکترود گرافیت اصلاح شده نسبت به غلظت های مختلف از فلز کادمیم تحت شرایط شیمیایی و دستگاهی بهینه شده (2 میلی لیتر محلول بافر بریتون- رابینسون با 12 pH=،يك ميلي ليتر از محلول١/٠ مولار NaNO₃ و مقادیر مناسب از محلول استاندارد فلز کادمیم. 61

               

 

 

 

           فهرست جدول ها

عنوان                                                                                          صفحه

جدول 1 -1 جذب فیزیکی و جذب شیمیایی CMEs در کاربردهای آنالیزوری.. 9

جدول1 -2  تغییر کووالانسی CMEs در کاربرهای انالیزوری.. 12

جدول 1-3CMEs    ناهمگن در کاربرهای انالیزوری.. 17

جدول 1-4  فهرستی از مواد مورد استفاده در انواع حسگرها [7]. 26

جدول 3-1  اثر مزاحمت گونه های مختلف آلی و معدنی روی پاسخ الکترود گرافیت اصلاح شده، به غلظت 22 نانو مولار از فلز کادمیم(تکرار پنج تایی) 62

جدول 3-2  اندازه گیری مقدار کادمیوم در نمونه های پساب کارخانه صنایع غذایی(تکرار پنج تایی) 63