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