به کار گیری الکترود اصلاح شده با گرافن و نانوذرات اکسیدهای فلزی (آهن و زیرکونیوم) در طراحی حسگرها و زیست حسگرهای الکتروشیمیایی

در بخش اول، الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت حاوی نانو¬ذرات مغناطیسی اکسید آهن/ گرافن اکسید کاهش یافته (fe3o4/r-go/gc) جهت طراحی یک سیستم سنجش زیستی الکتروشیمیایی با عملکرد بالا توسعه بیشتری یافته است.الکتروشیمی مستقیم آنزیم گلوکزاکسیداز در الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با fe3o4/r-go بررسی شده است. در مقایسه با نانوورقه¬های گرافن اکسید کاهش یافته منفرد و یا نانوذرات اکسید آهن، نانوکامپوزیت fe3o4/r-go مساحت سطح بزرگتری دارد و یک محیط ریز مناسب¬تری را جهت تسهیل انتقال الکترون بین الکترود و ملکول¬های آنزیم فراهم می¬کند. آنزیم گلوکزاکسیداز تثبیت شده فعالیت زیستی خود را حفظ کرده و یک واکنش انتقال دو الکترونی- دو پروتونی برگشت¬پذیر و با کنترل سطح را نشان داده و یک ثابت سرعت انتقال ناهمگن (ks) با مقدار 1s-4/96 ارائه می¬دهد. توانایی الکترود gox/fe3o4/r-go/gc در سنجش گلوکز به وسیله تکنیک¬های ولتامتری چرخه¬ای و آمپرومتری مطالعه شده و مشخص گردیده است که سیستم پیشنهادی یک وابستگی خطی نسبت به غلظت گلوکز با دامنه خطی 12- 0/5 میلی¬مولار و یک حد تشخیص 50 میکرومولاررا از خود نشان می¬دهد.با توجه به نتایج به دست آمده، نانوکامپوزیت fe3o4/r-go مسیر جدیدی را برای تثبیت زیست¬ملکول¬ها و ساخت زیست¬حسگرهابه خوبی فراهم می¬کند. در بخش دوم، ما سنتز نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات اکسید زیرکونیوم-گرافن¬اکسید کاهش¬یافته (zro2/r-go) و کاربرد آن را به عنوان ترکیبی نوین جهت بکاربردن در حسگرها و زیست¬حسگرها بررسی کرده¬ایم. نانوکامپوزیت zro2/r-goاز طریق یک مسیر هیدروترمال تک¬مرحله¬ای ساده ساخته شده¬است، که در آن کاهش گرافن¬اکسید و تولید درمکان نانوذرات zro2 به صورت همزمان رخ می¬دهد. تعیین خواص کامپوزیت به دست آمده با استفاده از میکروسکوپ روبشی الکترونی (sem)، میکروسکوپ عبوری الکترونی (tem)، پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف¬سنجی رامان انجام گرفته¬ است، که تعیین خواص صورت¬گرفته اتصال و توزیع یکنواخت نانوذرات منفرد zro2 با اندازه¬ای نزدیک به 5 نانومتر را بر روی ورقه¬های گرافن به وضوح نشان داد. کاربرد بالقوه الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با zro2/r-go(zro2/r-go/gc) به منظور اهداف الکتروتجزیه¬ای با استفاده از چندین ترکیب الکتروفعال مهم ( مانند؛ اکسیژن، هیدروژن پراکسید، گلوکز، آسکوربیک¬اسید، دوپامین و اوریک¬اسید) به عنوان نمونه بررسی شد. مطالعات الکتروشیمیایی نشان داده است که، الکترود zro2/r-go/gcدارای فعالیت¬های الکتروکاتالیزوری عالی نسبت به فرآیند کاهش کاتالیزوری o2 و h2o2در پتانسیل¬های مازاد کاهش¬یافته می¬باشد. از طریق نشاندن آنزیم گلوکزاکسیداز (gox) بر روی سطح الکترود zro2/r-go/gc، توانایی الکترود اصلاح شده جهت سنجش زیستی گلوکز نشان داده شده¬است. علاوه بر این، با استفاده از ولتامتری پالس تفاضلی جهت بررسی رفتار اکسایش الکتروشیمیایی آسکوربیک¬اسید، دوپامین و اوریک¬اسید در الکترود zro2/r-go/gc، فعالیت الکتروکاتالیزوری بالای این الکترود اصلاح¬شده نسبت به تشخیص هم¬زمان این ترکیبات تایید شده است. نانوکامپوزیت zro2/r-go می¬تواند در توسعه¬ حسگرهای الکتروشیمیایی و همچنین دیگر کاربردها مانند ابرخازن¬ها، سلول¬های سوختی و باتری¬ها مورد استفاده قرار گیرد.