شماره ركورد
34915
پديد آورنده
سيدسعيد موسوي
عنوان
سنتز و شناسايي نانوكامپوزيت CuO/PANI بر روي ميلهي گرافيتي و بررسي عملكرد آن به عنوان حسگر نيترات
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي معدني
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/12/9
استاد راهنما
دكتر محبوبه رباني
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
شيمي
چكيده
آلودگي منابع آبي به نيترات موجب نگرانيهايي در زمينهي سلامت عمومي انسان و محيط زيست شده است كه بر لزوم پايش ميزان اين آلودگي توسط حسگرهاي بسيار حساس و ارزان قيمت افزوده است. در اين مطالعه به سنتز و شناسايي نانوكامپزيت پليآنلين/مساكسيد بر بستر گرافيت براي سنجش الكتروشيميايي يونهاي نيترات در محيطهاي آبي پرداخته ميشود. اين حسگر از طريق بارگذاري دو مرحلهاي الكتروشيميايي بر بستر ميلهي گرافيتي بدست آمد. ابتدا پليمريزاسيون الكتروشيميايي پليآنيلين موجب ايجاد ماتريكس نانوالياف رسانا شد. سپس رسوبدهي نانوذرات مساكسيد با روش آمپرومتري چند مرحلهاي از حمام مس CuSO₄/(NH₄)₂SO₄ انجام شد. چهار پيكربندي الكترودي ميله گرافيتي برهنه، PANI(Polyaniline)/Graphite،CuO/Graphite و PANI/CuO/Graphite با استفاده از ولتامتري چرخهاي، طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي و ولتامتري روبش خطي براي ارزيابي سهم همافزايي هر جزو مقايسه شدند. ريختشناسي كامپوزيت با تصويربرداري ميكروسكوب الكتروني روبشي تأييد كرد كه نانوذرات مساكسيد در سراسر يك شبكه نانوالياف پليآنيلين توزيع شدهاند. همچنين طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه حضور پليآنيلين را در شكل نمك رسانا در كنار مدهاي ارتعاشي O–Cu تأييد كرد. الكترود كامپوزيت نهايي، بهترين عملكرد حسگري نيترات را نشان داد و به حساسيت µA/mM 231، محدوده تشخيص خطي 0.16 – 7.61 mM (9995/0 R² =) و حد تشخيص µM 160 دست يافت. الكتروليت بهينه (1pH ) M1/0 H₂SO₄ بود كه با مكانيسم كاهش نيترات وابسته به پروتون سازگار است. اين حسگر تكرارپذيري عالي (84/1%RSD = ، 10=n) و پايداري عملياتي كوتاهمدت قابل قبولي (9/87 % حفظ جريان پس از 30 اسكن متوالي در طول تقريباً 4 ساعت) را نشان داد. حسگرپيشنهادي، روشي ساده و كمهزينه براي تشخيص نيترات با محدوده كاري كه شامل دستورالعمل آب آشاميدني سازمان بهداشت جهاني براي نيترات است، ارائه ميدهد كه نشاندهنده مناسب بودن آن براي كاربردهاي پايش كيفيت آب محيطي است.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/16
عنوان به انگليسي
Synthesis and Characterization of CuO/PANI/Graphite Rod Nanocomposite and Investigation of Its Application as an Electrochemical Nitrate Sensor
تاريخ بهره برداري
2/28/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيدسعيد موسوي
چكيده به لاتين
Nitrate contamination of water resources has raised concerns regarding public health and the environment, highlighting the need for monitoring this contamination using highly sensitive and low-cost sensors. This study presents the synthesis and characterization of a PANI/CuO/Graphite nanocomposite for the electrochemical sensing of nitrate ions in aqueous media. The sensor was obtained through a two-step electrochemical loading on a graphite rod substrate. First, electrochemical polymerization of polyaniline created a conductive nanofiber matrix. Then, deposition of copper oxide nanoparticles was performed by multi-step amperometry from a CuSO₄/(NH₄)₂SO₄ copper bath. Four electrode configurations — bare graphite rod, PANI/Graphite, CuO/Graphite, and PANI/CuO/Graphite — were compared using cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and linear sweep voltammetry to evaluate the synergistic contribution of each component. The composite morphology was confirmed by SEM/EDX imaging, showing that copper oxide nanoparticles were distributed throughout a polyaniline nanofiber network. FTIR spectroscopy also confirmed the presence of polyaniline in the emeraldine salt form alongside Cu–O vibrational modes. The PANI/CuO/Graphite composite electrode demonstrated the best nitrate sensing performance, achieving a sensitivity of 231 µA/mM, a linear detection range of 0.16–7.61 mM (R² = 0.9995), and a detection limit of 160 µM. The optimal electrolyte was 0.1 M H₂SO₄ (pH 1), consistent with the proton-dependent nitrate reduction mechanism. The sensor exhibited excellent repeatability (RSD = 1.84%, n = 10) and acceptable short-term operational stability (87.9% current retention after 30 consecutive scans over approximately 4 hours). The proposed sensor offers a simple, low-cost approach for nitrate detection with a working range that encompasses the WHO drinking water guideline for nitrate, demonstrating its suitability for environmental water quality monitoring applications.
كليدواژه هاي فارسي
حسگر الكتروشيميايي , حسگر نيترات , مس اكسيد , پلي آنيلين , ميله گرافيت , ولتامتري روبش خطي
كليدواژه هاي لاتين
electrochemical sensor , nitrate sensor , copper oxide , polyaniline , graphite rod , linear sweep voltammetry
Author
seyed saeed mosavi
SuperVisor
Dr. Mahboubeh rabbani