عنوان پایان‌نامه
حسگرهای شیمیایی فلوئورسانس هیبریدی آلی- معدنی مشتق شده از سیلیس نانومتخلخل و ترکیبات کروموفور بر پایه ایساتین: سنتز، شناسایی و کاربرد آزمایشی در دروازه های منطقی
- رشته تحصیلی
- نانوشیمی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6440;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78484;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6440;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78484
- تاریخ دفاع
- ۰۴ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- نگار لشگری
- استاد راهنما
- علیرضا بدیعی
- چکیده
- در این کار پژوهشی، ایساتین و مشتقات آن به عنوان فلوئوروفور به روش پیوند زدن روی سطح ترکیب مزومتخلخل سیلیسی SBA-15 قرار گرفتند. شناسایی ترکیبات بدست آمده با استفاده از روش های پراش پرتوایکس، جذب و واجذب گاز نیتروژن، طیف سنجی مادون قرمز و وزن سنجی حرارتی صورت گرفت. نتایج آنالیزها نشان داد ترکیبات موردنظر با موفقیت سنتز شده اند و ویژگی های ساختاری SBA-15 بعد از اصلاح سطح حفظ شده است. با بررسی خواص فلوئورسانس هیبریدهای آلی-معدنی بدست آمده، سه حسگر نوین و انتخاب گر برای شناسایی یون های Hg2+، Fe3+ و Cr2O72- شناسایی شد. بررسی خواص فلوئورسانسی در آب خالص بدون استفاده از هیچ‌گونه حلال آلی در حضور دو دسته یون یعنی کاتیون های متداول شامل Na+، Mg2+،Al3+ ،K+ ،Ca2+ ،Cr3+ ،Mn2+ ،Fe2+ ،Co2+ ،Fe3+ ،Ni2+ ،Cu2+ ،Zn2+ ،Cd2+ ،Hg2+ و Pb2+ و یک سری از آنیون های متداول شاملF- ،Cl- ،Br- ،I- ،NO3- ،NO2- ،CH3CO2- ،HCO3- ،CO32- ،H2PO4- ،HPO42- ،SO42- ،S2O32- ،CN- ،SCN- و Cr2O72- صورت گرفت. در هر سه مورد رابطه خطی خوبی میان غلظت آنالیت و شدت نشر فلوئورسانس حسگر با ضرایب رگرسیون 0/9915، 0/9899، 0/9821 و 0/9902 مشاهده شد. مقادیر حد تشخیص محاسبه شده برای حسگرها 6-10 × 7/3، 7-10 × 04/6، 7-10 × 09/5 و M 7-10 × 28/3 بدست آمده و قابل مقایسه با موارد گزارش شده در مقالات بود. براساس تست های رقابتی مشخص شد حضور سایر یون های مزاحم در محلول مورد آزمایش، با شناسایی یون موردنظر تداخل نداشته و حسگرها عملکردی بسیار انتخاب گر دارند. اثر pH بر عملکرد حسگرها مورد مطالعه قرار گرفت و محدوده pH بهینه در هر مورد تعیین شد. بر این اساس، حسگرهایی با عملکرد مستقل از pH و یا در محدوده pH 5 تا 8 و 4 تا 10 بدست آمدند. مکانیسم های احتمالی تشکیل پیوند بین حسگرها و یون های مربوطه که منجر به تغییر شدت فلوئورسانس شدند، بررسی شد. هم چنین، بررسی های صورت گرفته در زمینه قابلیت شناسایی آنالیت در نمونه های طبیعی شامل آب آشامیدنی، آب جاری در رودخانه و آب چاه نشان داد که حسگرها با موفقیت قادر به شناسایی آنالیت های مربوطه در نمونه های طبیعی هستند.
- Abstract
- In this study, SBA-15 mesoporous silica material was covalently functionalized with isatin and its derivatives as fluorophores using the post-grafting method. The characterization of materials was performed using low-angle X-ray diffraction, N2 adsorption-desorption, FT-IR and thermal gravimetric analysis. The results confirmed the successful synthesis of target compounds and preserving original structure of SBA-15 after the functionalization steps. The fluorescence properties of the obtained organic-inorganic hybrid materials were investigated and three new sensors for selective detection of Hg2+, Fe3+ and Cr2O72- ions were prepared. Investigation of fluorescent properties was performed in pure water without using organic solvents in the presence of two groups of ions, i.e. common cations including Al3+, Ca2+, Cd2+, Co2+, Cr3+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Hg2+, K+, Mg2+, Mn2+, Na+, Ni2+, Pb2+, and Zn2+ and also different anions including CN-, F-, Cl-, Br-, I-, NO3-, NO2-, SCN-, H2PO4-, HPO42-, SO42-, CH3CO2-, HCO3-, CO32-, S2O32- and Cr2O72-. In all cases, a good linearity was observed between the analyte concentration and the fluorescence intensity with regression coefficient values of 0.9915, 0.9899, 0.9821, and 0.9902. The detection limit values were calculated to be 3.7 ? 10-6, 6.04 ? 10-7, 5.09 ? 10-7, and 3.28 ? 10-7 which were comparable to the reported values in the literature. According to the competition tests, it was observed that in all cases the emission spectra were not affected by co-existence of other interfering ions in the solution and the sensors can selectivly detect target ions even in the presence of other ions. The effects of various pH on the fluorescence response of the sensors were investigated and the optimal pH range was determined for each sensor. In this context, the fluorescence responses of some sensors were independent in the pH of solusion, while other sensors worked well at pH values ranging from 5 to 8 and 4 to 10. The possible binding mechanisms of fluorescent chemosensors and related ions were investigated. In addition, the proposed methods were successfully utilized for the determination of analytes in real water samples including tap water, well water, and river water of Tehran.
