مطالعه ی مقایسه ای نقش فرمهای مختلف کربن در طراحی الکترودهای کربن مایع یونی و طراحی و بررسی خصوصیات برخی حسگرهای جدید بر پایه گرافن و هیبرید گرافن-نانو ذرات فلزی سنتز شده با روش های نوین

در قسمت اول، الکترودهای کربن مایع یونی مختلفی با استفاده از انواع فرمهای کربنی از قبیل نانولوله های کربنی چند جداره، نانولوله های کربنی تک جداره، گرافیت، فولرن و نانوفیبرهای کربنی تهیه شدند. خصوصیات فیزیکی و رفتار الکتروشیمیایی این الکترود ها در برابر گونه ی fe(cn)63-و برخی ترکیبات زیستی مهم همچون آسکوربیک اسید، دوپامین، اوریک اسید و گوانین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دهنده این است که در میان فرمهای مختلف کربنی که به عنوان فاز رسانا در ساخت الکترودهای کربنی با مایعات یونی مورد استفاده قرار گرفتند، فولرن و نانوفیبرهای کربنی پاسخهای الکتروشیمیایی ضعیف تری دارند. علاوه بر این نتایج نشان می دهند که حضور مایع یونی نقش موثری در خصوصیات فیزیکی و الکتروشیمیایی الکترود های مختلف تهیه شده دارد، خصوصیاتی همچون پایداری مکانیکی خوب، تکرارپذیری، سطح الکترود فعال بالا و اثرات ضد غیر فعال شدن سطح در برابر برخی مولکولهای زیستی مهم. در قسمت دوم، روشی ساده و ارزان برای تولید انبوه نانوورقه های گرافنی ارائه شده است، که محصول تولید شده با استفاده از روشهای مختلف میکروسکوپی و تکنیکهای فیزیکی شامل، میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان(fesem) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری(tem) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری با قدرت تفکیک بالا (hr-tem)، میکروسکوپ نیروی اتمی(afm) ، اسپکتروسکوپی فوتو الکترون اشعهx (xps)، اسپکتروسکوپی پراش پرتو x (xrd)، اسپکتروسکوپی تبدیل فوریه مادون قرمز (ft-ir) و اسپکتروسکوپی رامان مورد شناسایی قرار گرفته است. همچنین، نانوورقه های گرافنی سنتز شده می توانند به عنوان بستر مناسبی برای تشکیل نانو ذرات فلزی مورد استفاده قرار گیرند. در این راستا روشی سریع و تک مرحله ای برای سنتز همزمان هیبرید نانوورقه های گرافنی-نانوذرات فلزی ارایه شده است. برای این منظور گرافیت، کریستال مایع یونی و نمک فلزی با هم مخلوط شده و ترکیب یکنواخت به دست آمده در معرض عملیات حرارتی تحت گاز آرگون قرار می گیرد. بعد از اعمال حرارت، نانوورقه های گرافنی سنتز شده و همزمان نانوذرات فلزی روی سطح گرافن تشکیل می شوند. هیبرید های سنتز شده با روش جدید توسط تکنیکهای fesem، temو xrd مورد شناسایی قرار گرفتند. ذکر این نکته حایز اهمیت است که روش جدید ارایه شده نیازی به عامل دار کردن سطح نانوورقه های گرافنی ندارد و مزیت بسیار زیادی نسبت به روشهایی که قبلا گزارش شده دارد. ترکیب هیبریدهای سنتز شده جدید با مایعات یونی می تواند به عنوان نواع جدیدی از الکترودهای نانوترکیبی معرفی شده و برای کاربردهای زیست حسگرها مورد استفاده قرار گیرد. اثرات الکتروکاتالیستی الکترودهای هیبریدی گرافن-نانوذرات فلزی با مایعات یونی در برابر برخی گونه های مهم همچون یون آرسنیت، اکسیژن، فرمالدهید و اتانول مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه الکترود هیبریدی گرافن-نانوذرات نقره با مایع یونی به عنوان الکتروکاتالیستی موثر برای اندازه گیری اسید آمینه سیستئین معرفی شده است. اکسیداسیون سیستئین در پتانسیل0.04 v در برابر الکترود مرجع ag/agcl اتفاق می افتد و پاسخ بسیار خوب پیک مانند، حساسیت بالا، رنج خطی وسیع (1.0 µm-50.0 mm) حد تشخیص پایین (0.85 µm) و پایداری بالا، از جمله خصوصیات مهم الکترود پیشنهادی می باشد. همچنین سیستئین منجر به غیر فعال شدن سطح در این الکترود نمی گردد. الکترود معرفی شده برای اندازه گیری این آمینو اسید در نمونه های حقیقی پلاسمای خون و یک نمونه آمینو اسید سنتزی مورد استفاده قرار گرفته است. یک حسگر آمپرومتری حساس بر پایه الکترود هیبریدی گرافن-نانوذرات نقره برای اندازه گیری هیدروژن پروکسید معرفی شده است. مطالعات الکتروشیمیائی نشان دادند که این الکترود خصوصیت الکتروکاتالیستی ی خوبی در برابر احیا هیدروژن پروکسید از خود نشان می دهد. حسگر الکتروشیمیایی معرفی شده با پاسخی سریع، پایدار و مشخص نسبت به احیاء هیدروژن پروکسید، مناسب برای کاربردهای عملی می باشد. این الکترود نانوترکیبی دارای رنج خطی وسیع(5.0 µm-55.0 mm)، حد تشخیص پایین(2.0 µm)و تکرارپذیری خوب می باشد.