سنتز نانوکامپوزیت گرافن-پلیمر رسانای پلی کتکول با روش الکتروپلیمریزاسیون برای استفاده در حسگر های الکتروشیمیایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه شیمی، موسسه آموزش عالی مهرآیین،بندرانزلی، گیلان، ایران

2 کارشناس ارشد، گروه شیمی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، خوزستان، ایران،

چکیده

یکی از موادی که در ساخت حسگرها مورد استفاده قرار می‌گیرند، نانو کامپوزیت‌ها هستند. اجزاء نانوکامپوزیت‌ بر اثر برهمکنش سطحی بین ماده پایه و مواد پرکننده، از خواص بهتری نسبت به سایر مواد برخوردار می‌باشند. هدف از انجام این پژوهش، سنتز نانوکامپوزیتی شامل گرافن و پلی کتکول به عنوان یک پلیمر رسانا برای استفاده در حسگر‌های الکتروشیمیایی است. از روش الکتروپلیمریزاسیون برای سنتز نانو کامپوزیت مورد پژوهش، استفاده شد که گرافن به عنوان فاز زمینه و پلی کتکول به عنوان فاز تقویت کننده انتخاب گردید. تصاویر SEM از نانو کامپوزیت سنتز شده نشان داد که این ترکیب، دارای مورفولوژی بسیار متخلخل متشکل از ساختاری ورقه‌ای مانند است. از سدیم نیتریت برای انجام عمل اکسایش بر روی سطح الکترود اصلاح شده استفاده گردید. نتایج نشان داد که حسگر الکتروشیمیایی ساخته شده در محدوده وسیعی از غلظت ماده نیتریت دارای پاسخی خطی بوده و می‌تواند برای اندازه‌گیری کمی این گونه استفاده شود. با استفاده از شیب منحنی کالیبراسیون برای گونه مورد بررسی، حد تشخیص این حسگر الکتروشیمایی برای نیتریت برابر با µM 741/0 محاسبه شد. نتایج نشان داد که نانوحسگر سنتز شده به دلیل داشتن حساسیت بالا، پاسخ خطی مطلوب، پایداری قابل قبول و متاثر نبودن از سوی مزاحمت‌ها، می‌تواند به عنوان عنصرحسگر مورد استفاده قرار گیرد. همچنین به کارگیری نانوصفحات گرافن که از خصوصیات موثری جهت کاهش مقاومت در برابر انتقال الکترون و افزایش رسانایی در سطح الکترود برخوردار است، توانست باعث فراهم شدن یک سطح بسیار مناسب با مساحت سطح ویژه‌ی بالا برای استفاده در نانو کامپوزیت شود.

کلیدواژه‌ها


[1]. S. Su, J. Chao, D. Pan,The formation and characterization of a Polypyrrole based sensor for the detection of urea. Electroanalysis. 27(2015),1-12.
[2]. R. Davarnejad, N. Mohammad Niza, S. Arpanahzadeh, M. Zakeri, Supercritical Fluid Extraction of β-Carotene from Crude Palm Oil Using CO2 in a Bubbler Extractor: Mass Transfer Study. Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE). 33(2014), 79-87.
[3]. I. Apetrei, C. Apetrei, Biosensor based on tyrosinase immobilized on a single-walled carbon nanotube-modified glassy carbon electrode for detection of epinephrine. Int J Nanomedicine.8(2013), 4391-8.
[4]. C. Soldano, A. Mahmood, E. Dujardin, Production, Properties and Potential of Graphene. J. Carbon.48(2016),2127–2150.
[5]. S. Alhassan, M. Katsiotis, H. Ishida, S. Qutubuddin, Interactions, morphology and thermal stability of graphene-oxide reinforced polymer aerogels derived from star-like telechelicaldehyde-terminal benzoxazine resin. RSC Advances. 5(2016),9-31.
[6]. D. Lu, S. Lin, L. Wang, X. Shi,C. Wang, Y. Zhang, Synthesis of cyclodextrinreduced graphene oxide hybrid nanosheets for sensitivity enhanced electrochemical determination of diethylstilbestrol. Electrochim. Acta. 85(2015),131-138.
[7]. P. Searson, T. Moffat, Photoelectrochemical systems. Crit Rev Surf Chem. 12(2017),20-29.
[8]. J. Shah taheri, M. Khadem, P. Nourozi,A. Rahimi Foroshani,M.R. Ganjali, R. Yarahmadi, Development of a specific electrochemical sensor for occupational and environmental monitoring of diazinon. J. of Health and Safety at Work.7(2017), 9-23 [in persian].
[9]. M. Aghayi, M. Bani Mahd keyvani, K. Zare, R. Ansari, Synthesis of nano-polymer and electro-nanocomposites based on poly-aniline. Study of mechanical properties, electrical conductivity and thermal stability. J. Basic Sciences (Islamic Azad University).72(2010), 1-16 [in persian].
[10]. H. Bagheri, A. Shirzadmehr, Fabrication of potentiometric sensor based on new and high-performance nanocomposite of molecular imprinting for the determination of tramadol. J. of Applied Chem.47(2017), 197-212 [ in persian].
[11]. M. Hasanpour Taei,M. Nekoeinia,B. Dadras,S. Divanzadeh, Fabrication of modified electrochemical sensor using graphen nano particle for determination of warfarin in plasma samples. J. of Shahrekord University of Medical Sciences.1 9(2017),32-40 [in persian].
[12]. J. Ping, J. Wu,Y. Wang, Y. Ying, Simultaneous determination of ascorbic acid, dopamine and uric acid using high-performance screen-printed graphene electrode. Bioelectron. 34(2017),70-76.
[13]. L. Wang,P.F. Huang,H.J. Wang,J.Y. Bai, L.Y. Zhang, Y.Q. Zhao,Covalent modification of glassy carbon electrode with aspartic acid for simultaneous determination of hydroquinone and catechol. Ann. Di. Chi.97(2017),395-404.
[14]. D. Li, M. González-García, A. Costa-García,Use of nanohybrid materials as electrochemical transducers for mercury sensors. Sensors Actuators B Chem. 165(2017),143–150.
[15]. K.J. Huang, L. Wang, Y. Liu, H. Wang, Y. Liu, L. Wang, Synthesis of polyaniline/2-dimensional graphene analog MoS2 composites for high-performance supercapacitor. Electrochim Acta. 109(2018), 587-594.
[16]. V. R. Kumar, P. R. S. Wariar, J. Koshy, Optical properties of the complex perovskite ceramic oxide Ba2YZrO6-d. Cryst.Res. Technol-P. 619(2016):56-63.
[17]. T. Kuilla, S. Bhadra, D. Yao, N. H. Kim, S. Bose, J. H. Lee, Recent advances in graphene based polymer composites. Prog. Polym. Sci. 35(2015),1350-1375.
[18]. L. Madaleno, J.S. Thomsen, J.C. Pinto, Morphology,thermal and mechanical properties of PVC/MMT nanocomposites prepared by solution blending and solution blending + melt compounding. Com. Sci.12(2017), 23-30.
[19]. Y.P. Mamunya, Y.V. Muzychenko, E.V. Lebedev, G. Boiteux, G. Seytre, PTC Effect and Structure of Polymer Composites Based on Polyethylene / Polyoxy methylene Blend Filled With Dispersed Iron. Pol. Eng. and Sci. 34(2017),120-129.
[20]. C.R. Craig, R.E. Stitzel, Modern pharmacology with clinical applications. Lippincott Williams & Wilkins. 25(2014),301-316.
[21]. J.A. Ardila, G.G. Oliveira, R.A. Medeiros, O. Fatibello-Filho, Polyaniline nanoparticle_carbon nanotube hybrid network vapour sensors with switchablechemo-electrical polarity. J. of Electroanalytical Chemistry. 690(2017),217-230.
[22]. D. Sanchez, R. Dıaz, P. Herrasti, Electrogeneration and characterization of poly(3-methylthiophene). Polymer J.33(2018),514-530.
[23]. M. Velmurugan, B. Thirumalraj, S. Chen, F.M.A. Al- Hemaid, M.A. Ali, M.S. Elshikh, Optimisation of sensitivity and time constant of thermal sensors based on magnetoelastic amorphous bilayers. J. of Colloid and Interface Science. 485(2017),123-136.
[24]. H. Kim, Y. Miura, C.W. Macosko,Graphene/polyurethaneNanocomposites for Improved Gas Barrier and Electrical Conductivity. Chem. Mater. 22(2016,34-41.
[25]. L.Y. Yang, W.B. Liau, Environmental responses of nanostructured polyaniline films based on polystyreneepolyaniline coreeshell particles. Mater. Chem.Phys.115(2014),28-33.
[26]. W.P. Jakubik, M. Urbanczyk, E. Maciak, T. Pustelny, A. Stolarczyk, Polyanilinethin films as a toxic gas sensors in saw system. Mol. Quantum Acoust. 28(2017),125-129.
[27]. X.M. Lou, R.M. Li, Y.W. Ma, R.F. Chen, N.E. Shi, Q.L. Fan, W. Huang, Onestep electrochemical synthesis of graphene/polyaniline composite film and its pplications. Advanced Functional Materials. 21(2015),402-419.