عنوان پایان‌نامه
ساخت حسگرهای نوری نوین بر پایه بسترهای نانو متخلخل سیلیسی اصلاح شده با گروه های فلوئوروفور مشتقات آمینو و سولفونو نفتالین و ۸ – هیدروکسی کوینولین
- رشته تحصیلی
- شیمی معدنی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6241;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74398;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6241;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74398
- تاریخ دفاع
- ۰۵ خرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- مهدی کریمی
- استاد راهنما
- علیرضا بدیعی
- چکیده
- zدر این تحقیق طراحی و سنتز هیبرید آلی-معدنی نوین به عنوان حسگرهای فلوئورسانسی برپایه ی استفاده از مواد نانومتخلخل سیلیسی SBA-15 و LUS-1 به عنوان بستر معدنی جامد و فلوئوروفورهای آلی مشتقات نفتالین و 8-هیدروکسی کوینولین به عنوان بخش آلی برای تعیین کاتیون یا آنیون های نامطلوب در محیط کاملا آبی مورد مطالعه قرار گرفتند. برای آماده سازی حسگر ها ابتدا سطح مواد نانومتخلخل سیلیسی با استفاده سیلان های عامل دار اصلاح شد سپس با طراحی واکنش مناسب فلوئوروفورها به این عامل ها از طریق پیوند کووالانسی متصل شدند. کلیه مواد با استفاده از روش های SEM، TEM، XRD پودر، جذب و واجذب گاز نیتروژن، FT-IR و TGA مورد شناسایی قرار گرفتند و در تمام موارد آنالیزها نشان دادند که گروه های آلی و کروموفورها در داخل حفرات نانومتری قرار گرفته است و حفرات بعد از مراحل اصلاح سطح هنوز باز بوده و مساحت سطح مناسب ویژه ی مناسب دارند. سپس با استفاده از روش طیف سنجی فلوئورسانسی کاربرد مواد به دست آمده به عنوان حسگر نوری مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور محلول هایی از کاتیون ها شامل Na+، Mg2+، Ca2+، Al3+، K+، Cr3+، Mn2+، Fe3+، Fe2+، Co2+، Ni2+، Cu2+، Zn2+، Cd2+، Hg2+ و Pb2+ و محلول هایی از آنیون ها شامل F-, Cl-, Br-, I-, CN-, NO2-, NO3-, SO42-, CO32-, HCO3-, H2PO4-, HPO42-, SCN-, CH3COO- تهیه شده و اثر این گونه ها برحسگرهای تهیه شده در برابر این یون ها مورد بررسی قرار گرفتند. موارد بررسی شده برای حسگرها شامل تست گزینش گری در برابر یون ها، رقابت پذیری، تست تیتراسیون، تست اثر pH و بازیابی بود. نتایج حاصل آزمایش های فلوئورسانسی نشان دادند که حسگرها به صورت اختصاصی هر کدام به یون های ویژه ای پاسخ فلوئورسانسی نشان می دهند. در مجموع قابلیت حسگرها به صورت زیر دیده شد: 1- یک حسگر برای یون Pb2+، 2- یک حسگر برای Al3+، 3- دو حسگر برای I-، 4- یک حسگر برای Zn2+، 5- یک حسگر برای CN-، 6- سه حسگر برای Fe3+ و 7- یک حسگر برای یون Cr2O72-. ویژگی این حسگرها به این صورت بود که برای استفاده از آن ها نیازی به حلال های آلی نیست که ناشی از خاصیت بستر آن ها یعنی مواد نانومتخلخل سیلیسی می باشد.
- Abstract
- In this thesis, the design and synthesis of novel organic-inorganic hybrid material as fluorescent optical sensor using nanoporous silica materials type of SBA-15 and LUS-1 as the solid inorganic part and organic fluorophores including naphthaline and 8-hydroxyquinoline derivatives as the organic part was investigated to determine the existence of hazardous ions in water. To the preparation of the sensors, the surface of the mesoporous silica materials was modified with silanol functionalities and then, through designing appropriate reactions, the fluorophores were covalently attached to the silanols. All the materials were characterized using SEM, TEM, powder XRD, N2 adsorption-desorption, FT-IR and TGA and the obtained results confirmed that the organic parts such as fluorophored were successfully incorporated into the nanosized channels. Also, it was observed that the pore after functionalization steps were still open and the specific surface area was almost remained high. Then, the fluorescence spectroscopy was used to study the potential application of the final material as sensor. Therefore, the solution of a wide range of cation including Na+، Mg2+، Ca2+، Al3+، K+، Cr3+، Mn2+، Fe3+، Fe2+، Co2+، Ni2+، Cu2+، Zn2+، Cd2+، Hg2+ and Pb2+ and a wide range of anions including F-, Cl-, Br-, I-, CN-, NO2-, NO3-, SO42-, CO32-, HCO3-, H2PO4-, HPO42-, SCN-, CH3COO- was prepared and, then, the effects of these ions on the fluorescence emission property of the sensors were examined. The conducted fluorescence tests were included selectivity test, competition test, titration test, pH test, and recovery of the sensor. The results obtained by these tests showed that each of the sensors respond to the specific ion. The final capability of the sensors was observed as follow: 1- one sensor for Pb2+, 2- one sensor for Al3+, 3- two sensors for I-, 4- one senor for Zn2+, 5- one sensor for CN-, 6- three sensors for Fe3+, and one sensor for Cr2O72-. The main feature of these sensor was that they didn’t need to use organic solvent which was due to the structure of the mesoporous silica materials.
