ساخت الکترودهای اصلاح شده برای طراحی حسگرهای الکتروشیمیایی و کاربرد آنها در اندازه گیری برخی داروها و آلاینده ها از قبیل آدنین، گوانین،اکسی کدون و اسید بلو

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this thesis, it has been used various nanostructure materials such as graphene oxide, functionalized multiwall carbon nanotubes, Ni/AL layered double hydroxide, ruthenium oxide nanoparticles and poly melamine formaldehyde for sensitive and selective determination of some drugs and polutants compounds. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray (EDX), X–ray diffraction (XRD) analysis and FT-IR spectroscopy were employed for characterization of the various layers that were formed at the surface of modified electrodes. In the first section, an advanced electrocatalyst based on multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) with the hybrid NiAl-layered double hydroxide/graphene oxide (NiAl-LDH/GO) was used for simultaneous determination of adenine and guanine. The proposed sensor showed the linear range of 0.1-25.0 µmol L -1 for both analytes. The detection limits of 0.04 and 0.03 ?mol L -1 were achived for adenine and guanine respectively. The proposed sensor was successfully applied for the determination of adenine and guanine in salmon sperm dsDNA with satisfactory results. In the second section, designing and fabricating electrocatalyst for the determination of oxycodone. To achieve this aim, poly-melamine-formaldehyde decorated on reduced graphen oxide (PMF-rGO) was synthesized. The results showed that the new sensing surface for determination of oxycodone with wide linear ranges and low detection limits. Under the optimum conditions, the oxidation current response of oxycodone weas linear in the concentration range of 0.05-44.0 µmol L -1 . The detection limit of 20 nmol L -1 were achieved. In the thrid section, a simple carboxylated multiwall carbon nanotubes (CMWCNTs) and ionic liquid (IL) modified glassy carbon electrode was developed for sensitive and simultaneous determination of acid blue 29 and mordant yellow 10. These studies show that the oxidation of acid blue 29 and mordant yellow 10 is facilitated at the surface of GCE which is casted with IL/CMWCNTs and remarkably peak current enhanced comparing to the bare electrode due to its adsorption on the electrode surface. the linear dynamic ranges of 0.1-5.2 ?mol L -1 , with a detection limit of 0.09 ?mol L -1 for acid blue 29, and 2.0-28 ?mol L -1 , and a detection limit of 1.6 ?mol L -1 for MY 10, were achieved. Finally, the proposed modified electrochemical sensor was utilized for detecting in wastewater samples. In the final section, a novel electrochemical sensor based on RuO 2 /reduced graphene oxide/carboxylated multiwalled carbon nanotubes (RuO 2 /rGO/CMWCNTs) modified glassy carbon electrode was developed for simultaneous determination of acid blue 40 and acid blue 29. The electrochemical behavior of these species was investigated using square wave voltammetry (SWV) and linear dynamic ranges for acid blue 40 and acide blue 29 determination were 0.3-10.0 ?mol L -1 and 0.9-25.0 ?mol L -1 with the detection limits of 0.1 and 0.5 ?mol L -1 , respectively. Finally, the applicability of the electrochemical sensor was ?verified by the real wastewater samples analysis.

در این رساله، از گرافن اکسید و نانولوله های کربنی به عنوان بستری برای قرارگیری نانوذرات مختلف استفاده شد. نانوذراتی همچون روتنیم اکسید با روشی سریع و آسان بر روی بستر گرافن اکسید و نانولوله های کربنی تثبیت شدند. نانوکامپوزیت های حاصل توسط روش هایی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و پراش پرتو ایکس مورد مشخصه یابی قرار گرفتند و به عنوان نانوکاتالیست در حسگرهای الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور بررسی رفتار الکتروشیمیایی حسگرهای ساخته‌شده و بررسی پاسخ آدنین، گوانین، اکسی کدون، اسید بلو 29، اسید بلو 40 و مردانت یلو 10 روش های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه ای، روبش خطی، پالس تفاضلی و موج مربعی بکار برده شد و مکانیسم‌های مؤثر در واکنش‌های اکسایش‌کاهش مواد، شناسایی و پارامترهای تأثیرگذار در افزایش حساسیت روش‌های تجزیه‌ای پیشنهاد شده، بهینه شد. پس از بررسی اثر مزاحمت‌های احتمالی بر پاسخ الکترود، گونه‌ی موردنظر در نمونه‌های حقیقی اندازه‌گیری شد. تحقیقات صورت گرفته را می‌توان در چهار بخش دسته‌بندی نمود. در بخش اول، حسگر برای اندازه گیری همزمان آدنین و گوانین با اصلاح سطح الکترود کربن شیشه‌ای توسط دوهیدروکسید لایه ای نیکل-آلومینیوم-گرافن اکسید کاهش یافته و نانولوله‌های کربنی ساخته شد. پس از انجام مطالعات رفتاری و بهینه‌سازی پارامترهای موثر بر جریان، برای اندازه‌گیری همزمان آدنین و گوانین با روش ولتامتری روبش خطی پتانسیل در ناحیه 1/0 تا 0/25 میکرو‌مولار و با حد تشخیص 04/0 و 03/0 میکرومولار به ترتیب برای آدنین و گوانین بکار رفت. در بخش دوم اثر نانوکامپوزیت پلی ملامین فرمالدهید بر بستر گرافن اکسید کاهش یافته بر روی پاسخ اکسایش اکسی کدون مورد بررسی قرار گرفت. پس از بهینه سازی متغیرهای مختلف، حسگر تهیه شده از نانوکامپوزیت برای اندازه گیری اکسی کدون با روش ولتامتری پالس تفاضلی مورد استفاده قرار گرفت. منحنی تنظیم، دامنه خطی 05/0 تا 0/44 میکرومولار را نشان داد و حد تشخیص بدست آمده 02/0 میکرومولار بود. کاربرد این حسگر در اندازه گیری اکسی کدون در نمونه حقیقی مورد بررسی قرار گرفت. در بخش سوم، یک حسگر الکتروشیمیایی بر پایه‌ی نانولوله های کربنی کربوکسیله و مایع یونی 1-بوتیل-2و3- دی متیل ایمیدازولیوم هگزا فلوئوروفسفات 98% بر سطح الکترود کربن شیشه ای، جهت تعیین همزمان مقادیر کم اسید بلو 29 و مردانت یلو 10 ساخته شد. به منظور تشخیص برهمکنش بین حسگر و گونه های مورد نظر توسط اندازه گیری پاسخ جریان اکسایش‌کاهش، محلول پتاسیم هگزا سیانو فرات به عنوان پروب در سطح الکترود استفاده شد . با روش ولتامتری پالس تفاضلی تحت شرایط بهینه، پاسخ جریان اکسایش همزمان اسید بلو 29 و مردانت یلو 10 به ترتیب در محدوده 1/0 تا 2/5 میکرو‌مولار و در محدوده 0/2 تا 0/28 میکرو‌مولار بدست آمد. حد تشخیص برای اسید بلو 29 و مردانت یلو 10 به ترتیب برابر با 09/0 میکرو‌مولار و 6/1 میکرو‌مولار محاسبه گردید. این حسگر برای تعیین اسید بلو 29 و مردانت یلو 10 در نمونه پساب به کار برده شد. در بخش چهارم، با هدف ساخت حسگر برای اندازه‌گیری همزمان اسید بلو 40 و اسید بلو 29 سطح الکترود کربن شیشه ای توسط نانوهیبرید روتنیم اکسید-گرافن اکسید و نانولوله های کربنی اصلاح شد. پس از بهینه سازی شرایط اندازه گیری، ‌حسگر در حضور مقادیر غلظتی مختلف از اسید بلو 40 و اسید بلو 29 به ترتیب در محدوده 3/0 تا 0/10 میکرو‌مولار و در محدوده 9/0 تا 0/25 میکرو‌مولار دارای پاسخ خطی بود. حد تشخیص برای اسید بلو 40 و اسید بلو 29 به ترتیب برابر با 1/0 میکرو‌مولار و 5/0 میکرو‌مولار محاسبه گردید. در پایان حسگر برای تعیین اسید بلو 40 و اسید بلو 29 در نمونه پساب به کار برده شد.