تهیه و مطالعه اسپکتروسکپی پلی پیرول های تمپلت شده نانوساختار به عنوان عنصر تشخیص

سنتز اولیگوپیرول¬های جدید خطی و حلقوی پیرول در سال ¬های اخیر، اهمیت روزافزونی یافته است. یک چالش بزرگ در زمینه سنتز اولیگومر¬های جدید خطی و حلقوی پیرولی به ویژه در زمینه سنتز سیکلو[n]پیرول¬ها که محققان همواره به دنبال یافتن راه حلی برای آن بوده¬اند، استفاده از روش¬های ساده سنتز مبتنی بر استفاده از مشتق های ساده پیرول به عنوان آغازگر واکنش سنتز است. در این تحقیق، نخست روشی ساده و موفقیت¬آمیز بر اساس ویژگی اکسایش کاتالیتیکی مس(ii) در استونیتریل با استفاده از مونومر پیرول برای سنتز سیکلوپیرول جدید که به اختصار c4peنامیده می شود، ارائه شده است. بررسی¬های ساختاری سیکلوپیرول سنتز شده با استفاده از روش¬های اسپکتروسکپی مختلف نظیر nmr، xps، ft-ir، ms و آنالیز chno انجام شده است. بازده واکنش 42 درصد بوده که در مقایسه با سایر روش¬های ارائه شده (25 درصد) برای سنتز سیکلوپیرول¬ها بیشتر است. نتایج حاصل از بررسی هدایت اکی¬والان به¬عنوان تابعی از غلظت c4pe، بیان گر این موضوع است که این ترکیب می تواند نظیر یک کاتیون دوظرفیتی عمل نموده و دو آنیون نیترات در دو مرحله تفکیک اولیه و ثانویه تعویض می¬شوند. اندازه¬گیری¬های ولتامتری پالسی تفاضلی نیز نشان داد که رفتار دوپینگ و ددوپینگ آنیون های نیترات، برگشت پذیر است. وجود این رفتار تعویض در ساختار دوبعدی c4pe، توانایی استفاده از آن را به عنوان یک عنصر تشخیص در روش¬های تجزیه¬ای نشان می¬دهد. در انتها، مکانیزم اکسایش کاتالیتیکی مس(ii) در روش سنتز سیکلوپیرول پیشنهاد شده است. با توجه به نتایج به¬دست آمده، یک حسگر انتخابی نیترات با تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با c4pe تهیه شد. حسگر تهیه شده از گزینش پذیری و حساسیت بسیار خوبی برخوردار بوده و قابل مقایسه با حسگر¬های گزینش¬پذیر ارائه شده در مراجع می¬باشد. زمان پاسخ این حسگر کمتر از ده ثانیه بوده و گستره خطی وسیعی (5-10 تا 2-10 مولار) را نیز نشان می دهد. با توجه به مورفولوژی پوشش c4pe، سرعت بالای پاسخ این حسگر را می¬توان به اندازه¬های نانومتری ذرات مرتبط دانست. از این حسگر برای اندازه گیری مقادیر ناچیز نیترات در نمونه¬های حقیقی آب آشامیدنی و آب معدنی استفاده شد. در ادامه اکسایش کاتالیتیکی مس(ii) برای سنتز مشتق جدیدی از اولیگومر فنیل¬پیرول که به اختصار nppp نامیده می شود استفاده شد. پس از انجام مراحل خالص سازی، ساختار اولیگومر nppp با روش¬های اسپکتروسکپی مختلف نظیر nmr، xps، ft-ir، ms و آنالیز chno شناسایی شد. بازده واکنش 58 درصد می¬باشد که بیان¬گر کارایی بالای این روش می¬باشد. در ادامه از آن به عنوان یک حسگر نوری فلورسانس روشن در شناسایی و اندازه¬گیری یدید در نمک¬های غنی شده با ید استفاده شد. نتایج بررسی¬ها نشان داد که این حسگر در حضور مقادیر بسیار زیاد سایر آنیون ها به ویژه آنیون¬های هالید (کلرید)، گزینش¬پذیری و حساسیت بسیار خوبی را نسبت به یدید نشان می دهد. مکانیزم پاسخ این حسگر نوری با توجه به مطالعات اسپکتروسکپی جذبی و نشر فلورسانس بررسی و مشخص گردید که یدید به¬صورت ویژه توانایی تشکیل exiplex را با nppp دارد و فرآیند انتقال بار درون مولکولی را تقویت می¬کند. به همین علت حسگر تهیه شده دارای گزینش¬پذیری بسیار بالایی می¬باشد و از آن می-توان در اندازه گیری مقادیر بسیار ناچیز یدید موجود در نمک غنی شده با یدید در حضور مقادیر فراوان کلر موجود در نمک با موفقیت و بدون تداخل استفاده نمود. نتایج به دست آمده از بررسی محاسباتی برهم¬کنش سیکلو[n] پیرول¬ها با آنیون¬های هالید نشان می¬دهد که اولیگومرهای پیرول می¬توانند از طریق تشکیل پیوند¬های هیدروژنی به عنوان پذیرنده¬های آنیون عمل نمایند. نتایج بررسی¬های محاسباتی در مورد بر¬هم¬کنش c4pe با آنیون¬های مختلف نشان می¬دهد که این ترکیب نیز قادر است از طریق تشکیل پیوند¬های هیدروژنی با آنیون¬های مختلف برهم¬کنش مناسبی داشته باشد. با مقایسه مقدار انرژی¬های پیوند مشخص می¬شود که c4pe تمایل بیشتری به برقراری پیوند با آنیون نیترات نسبت به سایر آنیون¬ها نشان می¬دهد که در تطابق با نتایج به¬دست آمده از روش¬های تجربی می¬باشد.