• شماره ركورد
    33879
  • پديد آورنده

    رضا ثنائي

  • عنوان
    مطالعه و بررسي بهبود عملكرد حسگرهاي نوري اصلاح شده با نانوساختارهاي تيغ‌دار در سنجش نيترات
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي - فرآيندهاي جداسازي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/07/27
  • استاد راهنما
    دكتر عليرضا همتي
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    مهندسي شيمي، نفت و گاز
  • چكيده
    افزايش آلودگي منابع آبي به نيترات به يكي از چالش‌هاي مهم محيط‌زيستي و بهداشتي در سطح جهان تبديل شده است. به‌منظور اطمينان از رعايت محدوديت‌هاي نظارتي و به‌كارگيري روش‌هاي مؤثر در حذف نيترات، پايش پيوسته، لحظه‌اي و در محل غلظت آن از اهميت بالايي برخوردار است. در اين راستا، توسعه حسگرهاي نوري مبتني بر پديده تشديد پلاسمون سطحي موضعي مي‌تواند به عنوان رويكردي نوين و پيش‌دستانه، جايگزيني مناسب براي روش‌هاي تحليلي متداول پيچيده و پرهزينه باشد. در اين پژوهش باهدف بررسي اثر مورفولوژي بر پاسخ نوري و بهبود عملكرد حسگر نيترات، دو ساختار كروي و تيغ‌دار مقايسه شدند. نانوساختارهاي تيغ‌دار طلا - نقره، با استفاده از روش رشد باواسطه دانه و برپايه‌ي نانوذرات كروي طلاي حاصل از كاهش شيميايي و اصلاح‌شده با سيستئامين سنتز شدند. تشخيص نيترات بر پايه‌ي پديده تجمع طراحي شد و غلظت بحراني μM 30 به‌عنوان مقدار بهينه سيستئامين انتخاب گرديد. در راستاي بهينه‌سازي نانوساختارهاي تيغ‌دار جهت تشخيص رنگ‌سنجي نيترات، مقادير بهينه ‌اسيد‌ هيدروكلريك و نيترات نقره به ترتيب M 2/0 و mM 3 تعيين شد. ساختارهاي حاصل با استفاده از آزمون‌هاي UV-Vis، DLS، FE-SEM، Zeta Potential، TEM و EDAX مورد مشخصه‌يابي قرار گرفتند. نانوحسگر تيغ‌دار در مقايسه با نانوحسگر كروي، محدوده خطي گسترده‌تري از 5 تا ppm 350 ارائه داد و حساسيت آن‌ نسبت به نيترات، 4 برابر بيشتر بود. حد تشخيص نانوحسگر تيغ‌دار ppm 8/4 بود كه در مقايسه با مقدار ppm 5/19 براي نانوحسگر كروي، عملكرد بهتري را براي پايش نيترات ارائه داد. نانوحسگر تيغ‌دار از انتخاب‌پذيري مطلوبي در حضور يون‌هاي مزاحم برخوردار بود. نتايج آزمون پايداري عمر مفيد و قابل‌اعتماد نانوحسگر را 9 روز نشان داد. علاوه بر اين، تجديدپذيري مناسب نانوحسگرها با بررسي 5 دسته مستقل از آن‌ها با ضريب تغييرات 89/1% تأييد شد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/08/06
  • عنوان به انگليسي
    Investigation an‎d Study of the Performance Improvement of Optical Sensors Modified with Spiky Nanostructures in Nitrate Sensing
  • تاريخ بهره برداري
    10/19/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    رضا ثنائي

  • چكيده به لاتين
    The increase in nitrate pollution of water resources has become one of the significant environmental an‎d health challenges worldwide. To ensure compliance with regulatory limits an‎d the use of effective nitrate removal methods, continuous, real-time, an‎d on-site monitoring of its concentration is of great importance. In this regard, the development of optical sensors based on the localized surface plasmon resonance phenomenon can be considered a novel, proactive approach that offers a suitable alternative to complex, costly conventional analytical methods. In this study, aiming to investigate the effect of morphology on the optical response an‎d improve the performance of the nitrate sensor, two spherical an‎d spiky structures were compared. Gold-silver spiky nanostructures were synthesized using a seed-mediated growth method based on chemically reduced spherical gold nanoparticles modified with cysteamine. Nitrate detection was designed based on aggregation, an‎d the critical concentration of 30 μM was selec‎ted as the optimal amount of cysteamine. To optimize the spiky nanostructures for colorimetric nitrate detection, the optimal concentrations of hydrochloric acid an‎d silver nitrate were determined to be 0.2 M an‎d 3 mM, respectively. The resulting structures were characterized using UV-Vis, DLS, FE-SEM, Zeta Potential, TEM, an‎d EDAX tests. Compared to the spherical nanosensor, the spiky nanosensor offered a wider linear range of 5-350 ppm an‎d a sensitivity to nitrate 4 times higher. The detection limit of the spiky nanosensor was 4.8 ppm, which, compared to 19.5 ppm for the spherical nanosensor, showed better performance for nitrate monitoring. The spiky nanosensor exhibited excellent selec‎tivity in the presence of interfering ions. The stability test results showed a reliable an‎d functional lifespan of 9 days for the nanosensor. In addition, the reproducibility of the nanosensors was confirmed by examining five independent batches, with a coefficient of variation of 1.89%.
  • كليدواژه هاي فارسي
    نيترات , حسگر نوري , تشديد پلاسمون سطحي موضعي , نانوساختارهاي تيغ‌دار , نانوذرات كروي , اصلاح سطح
  • كليدواژه هاي لاتين
    Nitrate , Optical sensor , Localized surface plasmon resonance , Spiky nanostructures , Spherical nanoparticles , Surface modification
  • Author
    Reza Sanaei
  • SuperVisor
    Dr. Alireza Hemmati