عنوان پایان‌نامه
سنتز نانو ساختارهای کربن نیترید گرافیتی (g-C۳N۴) و بررسی کاربرد آنها به عنوان مواد نشردهنده نور
- رشته تحصیلی
- نانوشیمی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6525;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80904;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6525;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80904
- تاریخ دفاع
- ۰۱ خرداد ۱۳۹۶
- دانشجو
- قاسم شیراوند
- استاد راهنما
- علیرضا بدیعی
- چکیده
- در این پروژه هدف ما تهیه ترکیبات نانوساختار از کربن نیترید گرافیتی(g-C3N4) بود. از جمله معروفترین این نانوساختارها که کاربرد زیادی دارند می توان نانوصفحات و نانوذرات را نام برد. در اینجا یک روش سریع و تک مرحله ایی برای تولید نانوصفحات ارائه شده است. در این روش، پیش ماده دی سیانامید در داخل بوته آلومینایی درون کوره استوانه ایی تحت جو بی اثر مستقیم به نانوصفحات g-C3N4 تبدیل شدند. نمونه های به دست آمده با استفاده از تکنینک های XRD، FTIR و AFM شناسایی شدند. تصاویر AFM تشکیل نانوصفحات g-C3N4 با ضخامت کمتر از nm 20 را تایید کردند. در مرحله بعد، نانوذرات g-C3N4 با استفاده از اثر قیچی کنندگی اسید نیتریک بر روی صفحات کربن نیترید ساخته شد. نانوذرات سنتزی توسط آنالیزهای TEM، FTIR، XRD و AFM شناسایی شدند. تصاویر TEM ساختار نانوذره ای g-C3N4 را نشان داد. همچنین با استفاده از آنالیز AFM ضخامت نانوذرات در حدود nm 6 و اندازه های جانبی حدود nm 50-35 محاسبه شد. طیف FTIR پیک های مشخصه (cm-1 810، 1200-1700) و الگوی XRD پیک های معروف g-C3N4 (°1/13و °4/27 ) را نشان می-دهند. گروه های آمین با انجام تست نینهیدرین برای ساختارهای نانوصفحه و نانوذره به ترتیب 10-5 mol/g 32 و 26 به دست آمد. باتوجه به اینکه ترکیبات g-C3N4 دارای فعالیت لومینسانس می باشند، کاربرد این ترکیبات در شناسایی فلورسانسی گونه های مختلف از قبیل Hg2+، Fe3+ و Cr2O72- بررسی شد. در مورد یون جیوه (II) و دی کرومات حد تشخیص سنسور به ترتیب در حدود nM 12 و 40 به دست آمده است. همچین برای بررسی تکرار پذیری سنسور، از یون CN- استفاده شد که نتایج نشان داد که این یون با تشکیل کمپلکس [Hg(CN)4]2- موجب کنده شدن یون Hg2+ از سطح کربن نیترید می شود. بر پایه تمایل نانوذرات g-C3N4 به Hg2+، کمپلکس نانوذرات g-C3N4-Hg2+ جداسازی شد و با تکنیک های XRD، FTIR و SEM-EDS شناسایی شد. آنالیز EDS و تصاویر مپینگ توزیع یکنواخت Hg2+ را در سطح نانوذرات نشان داد. این نانوذرات کمپلکسی جدید برای شناسایی یون CN- به کار برده شد که حد تشخیص آن برابر با µM 5/1 بود. در بخش بعدی پروژه به بررسی کاربردهای دروازه منطقی این ترکیبات سنتزی g-C3N4 پرداخته شد و گفته شد که می توان از نانوذرات g-C3N4 و g-C3N4-Hg2+ به عنوان دروازه منطقی INHIBIT-NOT و IMPLIC-NOT به ترتیب استفاده کرد. در بخش پایانی این پروژه، توانایی استفاده از این نانوذراتg-C3N4 به عنوان حساسگر در درمان فوتودینامیکی عفونت زخم بررسی شد و نتایج حذف بالای % 90 میکروب ها را نشان داد.
- Abstract
- The aim of this project was the preparation of graphitic carbon nitride nanostructures. Nanosheets and nanoparticles are the famous applicable carbon nitride structures. Herein, a rapid and one-step procedure was introduced for synthesizing of nanosheets. In this method, the dicyandiamide as precursor that was poured into alumina boat was directly transformed into g-C3N4 nanosheets in cylinder furnace under inert atmosphere. The obtained samples were characterized with XRD, FTIR and AFM techniques. AFM images confirmed the formation of g-C3N4 nanosheets with thickness below than 20 nm. In the next step, g-C3N4 nanoparticles were synthesized by using scissor effect of nitric acid on carbon nitride sheets. The synthetic nanoparticles were characterized with TEM, FTIR, XRD and AFM analysis. TEM images elucidate the nanoparticle structures of g-C3N4. Also, by using of AFM analysis, the thickness and lateral size of nanoparticles were calculated as 6 nm and 35-50 nm. FTIR spectra show characteristic peak (810 and 1200-1700 cm-1) and XRD patterns display famous peaks of g-C3N4 (13.1° and 27.4°). Amine groups were measured according to ninhydrin test and were quantified as 32 and 26 10-5 mol/g for nanosheet and nanoparticle, respectively. Based on luminescent activity of g-C3N4 compound, the application of these materials in fluorescent detecting of various spices such as Hg2+, Fe3+ and Cr2O72- were investigated. For mercury (II) cation and dichromate anion, the detection limits were calculated as 12 and 40 nM, respectively. In addition, for studying the recyclability of this sensor, CN- was used. The obtained resulted indicated that CN- separate Hg2+ ions from the surface of carbon nitride through forming [Hg(CN)4]2- complex. By considering the affinity of g-C3N4 toward Hg2+ ions, the g-C3N4-Hg2+ complexes were collected and were identified with XRD, FTIR and SEM-EDS technics. The EDS analysis and mapping images illustrate uniform distribution of Hg2+ on the surface of nanoparticles. These complex nanoparticles were used for detecting of CN-. The detection limit was 1.5 µM. In the next step of this project, the logic-gate application of these synthetic compound of g-C3N4 was studying and was concluded that g-C3N4 nanoparticle and g-C3N4-Hg2+ could be used as IMPLIC-NOT and INHIBIT-NOT logic-gates, respectively At the final step of this project, the ability of these g-C3N4 nanoparticles as photosensitizer for using in photodynamic therapy of wound infection was investigated. The results showed that above 90% of microbes were removed.
