تهیه الکتروشیمیایی ذرات فلزی در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با پارا- ایزوپروپیل کالیکس (6)آرن و استفاده از آن برای الکتروکاتالیز احیای پروکسید هیدروژن

در سال های اخیر، تعیین هیدروژن پراکسید (2o2h) به خاطر کاربردهای وسیع و گوناگون آن در زمینه ی منسوجات [1,2]، صنایع کاغذ، محصولات سفید کننده و استریلیزه کننده و صنایع غذایی [3] و همچنین در زمینه های بیولوژیکی و پزشکی و درمانی [6-4] از اهمیت زیادی برخوردار شده است. هیدروژن پراکسید و مشتقات آن، عوامل اکسنده ی قدرتمندی هستند، بنابراین می توانند در سنتز بسیاری از ترکیبات آلی [7] و برای از بین بردن آلوده کننده های محیطی از قبیل کلرین، آلدئیدها، فنول ها و سایر ترکیبات آروماتیک [3?8?9] به کار روند. همچنین هیدروژن پراکسید در بسیاری از واکنش های آنزیمی به عنوان یک محصول نهایی تولید می شود، بنابراین غلظت آن می تواند به عنوان یک شاخص برای بررسی میزان پیشرفت واکنش آنزیمی مورد نظر در نظر گرفته شود [13-10]. هیدروژن پراکسید علاوه بر استفاده های گوناگون در زمینه های مختلف، می تواند مشکلاتی را نیز به همراه داشته باشد. برای مثال، حمله ی رادیکال های آزاد هیدروکسیل تولید شده از هیدروژن پراکسید به غشاء در پیل های سوختی با غشاء الکترولیت پلیمری (pem) ، باعث فاسد شدن آن می شود [14]، و یا اینکه در غلظت های بالا، پروکسیدهیدروژن باعث سوزش و تحریک چشم و پوست شده و سلامتی انسان را تحت تأثیر قرار می دهد [15]. بررسی ها برای تعیین غلظت هیدروژن پراکسید از طریق تیتراسیون [16]، اسپکترومتری [19-17]، کروماتوگرافی [20]، نورتابی شیمیایی [23-21] و روش های الکتروشیمیایی [24?25] صورت گرفته است. در این میان، روش های الکتروشیمیایی از مزایایی نظیر: سادگی تجهیزات، قیمت ارزان و زمان تجزیه ای سریع برخوردار می باشند [28-26]. اخیراً حسگر های آنزیمی [33-29] و حسگر های غیرآنزیمی [38-34] مختلفی برای آشکارسازی هیدروژن پراکسید گزارش شده اند. استفاده از الکترودهای آنزیمی، به عنوان مثال، الکترودهای اصلاح شده با آنزیم پروکسیداز ترب کوهی ((hrp ، به عنوان یک روش مقرون به صرفه و موثر برای تعیین هیدروژن پراکسید محسوب می شود، زیرا فنون الکتروشیمیایی همراه با انتخابگری و حساسیت ذاتی واکنش های آنزیمی، منجر به ساخت حسگر های ساده و ارزان قیمت می گردد [41-39]. با این وجود، از جمله مشکلات رایج در مورد الکترودهای اصلاح شده با آنزیم، مسئله ی پایداری و فعالیت آنزیم های تثبیت شده بر روی سطح الکترود می باشد [42?43]. از این رو برای کاهش یا حذف این محدودیت ها، الکترودهای اصلاح شده ی شیمیایی برای آشکارسازی هیدروژن پراکسید مطرح شده اند. در طی چند دهه ی گذشته، کارهای قابل توجهی در زمینه ی تعیین الکتروشیمیایی مستقیم هیدروژن پراکسید با استفاده از الکترودهای اصلاح شده با فلزات [44]، نانو لوله های کربنی [45]، اکسیدهای فلزات واسطه [46]، آبی پروس [47] و پلیمرهای هادی [48] صورت گرفته است. از جمله حسگرهایی که در زمینه ی اندازه گیری هیدروژن پراکسید به موفقیت های قابل ملاحظه ای دست یافته اند، الکترودهای اصلاح شده با نانوذرات فلزی از قبیل pt [52-49]، au [55-53]، pd [56]، ag [57?58] و cu [59?60] می باشند. این امر به دلیل ابعاد کوچک نانوذرات است که خواص الکترونیکی، ناحیه ی سطحی وسیع، رسانایی عالی و فعالیت الکتروکاتالیزی ویژه ای را برای آنها فراهم می کند. حضور نانوذرات در حسگرهای الکتروشیمیایی می تواند اضافه ولتاژ فرآیند های الکتروشیمیایی بسیاری از گونه های مورد نظر در الکترودهای برهنه ی متداول را کاهش دهد. نانوذرات فلزی به منظور فراهم کردن یک ناحیه ی سطحی وسیع، معمولاً در یک پیکره نظیر یک پلیمر آلی مانند نافیون [61?62]، کلوئیدها [63]، سورفکتنت ها [64] و مواد متخلخل [65] تثبیت می گردد تا آن پیکره قادر باشد آن ها را به صورت پایدار و به میزان زیاد توزیع کند. در میان نانوذرات فلزی، نانوساختارهای نقره از جذابیت بسیاری برخوردارند، زیرا مشخص شده است که این نانوذرات دارای خواص بازدارندگی، ضد باکتری و کاتالیتیکی هستند و در زمینه ی پخش رامان تقویت شده سطحی (sers) نیز به کار می روند [68-66]. از جمله کاربردهای کاتالیتیکی نانوذرات نقره می توان به توانایی آن برای الکتروکاتالیز احیای هیدروژن پراکسید اشاره نمود که از پیکره های: dna [69]، نانولوله های کربنی چند دیواره [70]، پلی آکریلونیتریل [71] میکروامولسیون ها [72]، فیلم های نازک dna ـ لیپید [73]، پلی الکترولیت ها [74] و کلاژن [75] برای تثبیت و کنترل رشد این نانوذرات استفاده شده است. فلز پلاتین یکی از فلزات نجیبی است که به خاطر کاربردهای بالقوه اش در زمینه ی زیست حسگرها، کاتالیزورها و پیل های سوختی به میزان زیادی مورد تحقیق و توجه قرار گرفته است [78-76]. الکترودهای پلاتین همواره برای آشکارسازی هیدروژن پراکسید استفاده شده اند. ولی، غیرفعال شدن سطح الکترود به دلیل تشکیل اکسیدهای سطحی یکی از مشکلات مربوط به استفاده از الکترودهای پلاتین توده ای است [79]. یکی از تلاش های صورت گرفته برای بهبود این مسئله، استفاده از الکترودهای اصلاح شده با نانوذرات pt می باشد که منجر به حد تشخیص های خوب و پاسخ پایدار هیدروژن پراکسید می گردد [80?81]. کالیکس [n] آرن ها الیگومرهای حلقوی فنجانی شکل شناخته شده ای هستند که از واحدهای فنولی تشکیل شده اند. این ترکیبات حفره هایی دارند که می توانند مولکول ها یا یون های کوچک تر را در خود نگه دارند [82]. از این رو در حسگرها یا الکترودهای حساس یونی ، غشاهای گزینش پذیر و همچنین در نانوفناوری استفاده می شوند [83]. در میان کالیکس [n] آرن ها، پارا- ایزوپروپیل کالیکس [6] آرن می تواند توانایی کوئوردیناسیونی خوبی نسبت به یون های نقره و مس داشته باشد که این امر به خاطر حضور گروه های هیدروکسیل و حفره ای با اندازه ی مناسب است. بنابراین، ما سعی کرده ایم تا از این ترکیب به عنوان یک قالب برای ساخت نانوذرات نقره و مس بر روی سطح الکترود کربن شیشه ای استفاده نماییم و در نتیجه الکترود های کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوذرات نقره و همچنین مس/ پلاتین را تهیه کنیم که در بخش اول این پایان نامه، به تهیه ی الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوذرات نقره و بررسی رفتار الکتروکاتالیزی آن نسبت به احیای هیدروژن پراکسید می پردازیم ولی در بخش دوم ساخت الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوذرات مس/ پلاتین و استفاده از آن به منظور بررسی اکسایش پروکسید هیدروژن مورد مطالعه قرار می گیرد.