الف: بررسی اثر غیرفعالسازی سطح نانوذرات تیتانیوم دی اکسید بر کارایی سلول های خورشیدی نانوساختار حساس شده با رنگدانه ب: کاربرد نانوساختارها و اصلاحگرهای مختلف در ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی جهت اندازه گیری مواد مهم بیولوژیکی

الف: بررسی اثر غیرفعالسازی سطح نانوذرات تیتانیوم دی اکسید بر کارایی سلول های خورشیدی نانوساختار حساس شده با رنگدانه در سالهای اخیر سلول های خورشیدی رنگ دانه ای به دلیل مزایایی که نسبت به سایر سلولهای خورشیدی دارند بسیار مورد توجه قرار گرفته و تحقیقات در این زمینه رشد چشمگیری داشته است. بنابراین دستاوردهای جدید از دو نظر مهم و قابل توجه میباشد. اولاً بهبود بازدهی سلولهای ساخته¬شده و افزایش کارایی آنها مورد اهمیت است. بعلاوه هرچه طول عمر و پایداری آن بهتر باشد، کاربرد و کارایی آن نیز بیشتر خواهد بود. یکی از مباحثی که توجه زیادی را در این زمینه به خود جلب نموده است واکنشهای بازترکیب در این سلولها میباشد. واکنش بازترکیب بین الکترون ها در tio2 و پذیرنده های الکترون در الکترولیت با روش های مختلفی می تواند کاهش یابد. استفاده از هم جذب ها، مواد افزودنی به الکترولیت و یا لایه های سد کننده ی نازک روی سطح tio2 می تواند واکنش بازترکیب را کاهش دهد. در این پروژه، از دو روش برای دستیابی به این اهداف استفاده شده است. اولین روش استفاده از هم جذبها می باشد که از ترکیب اولئیک اسید و مشتق بوتیریک اسید و فولرن به عنوان هم جذب استفاده شد. بررسی¬ها نشان داد که حضور اولئیک اسید در کنار رنگدانه n719 در سلول خورشیدی باعث بهبود ولتاژ مدار باز و جریان مدار کوتاه میشود که این افزایش در نهایت منجر به بهبود 5/18% در بازده سلولهای ساخته شده نسبت به سلول مرجع میشود. نتایج طیفهای uv-vis تایید کننده ی برهمکنش ید با پیوند دوگانه ی اولئیک اسید بودند. به علاوه، این فرایند از بر هم کنش بین مولکولهای ید و رنگدانه، که باعث یک جابه جایی ناخواسته در طیف جذبی رنگدانه می¬شود، جلوگیری می کند. در نهایت این دو اثر منجر به بهبود عملکرد سلول های خورشیدی می¬شود. در قسمت بعد از ترکیب 1-پیرن بوتیریک اسید به عنوان هم جذب استفاده شد. تاثیر این ترکیب بر کارایی سلولهای خورشیدی بررسی شد. در مرحله ی ترکیب 1-پیرن¬بوتیریک اسید و فولرن به عنوان هم جذب به کار رفت. نتایج نشان داد که کارایی سلول¬خورشیدی ساخته شده 19% افزایش داشت. این افزایش با روش¬های مختلف بررسی شد. در روش بعدی از پوشش پلیمری برای این هدف استفاده شد. در این کار، برای نخستین بار الکتروپلیمریزاسیون در سطح فوتوآند tio2 در سلول¬های خورشیدی رنگدانه ای به منظور بهبود عملکرد سلولهای خورشیدی رنگدانه ای انجام شده است. با پوشش مکان های خالی فوتوآند با این پلیمر افزایش 19% در بازده سلولهای ساخته شده حاصل شد. همچنین با توجه به اینکه در حضور این پلیمر جدا شدن مولکولهای رنگ به سختی انجام میشود، پایداری به مقدار قابل قبولی افزایش یافت. ب: کاربرد نانوساختارها و اصلاحگرهای مختلف در ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی جهت اندازه گیری مواد مهم بیولوژیکی حسگرهای الکتروشیمیایی به دلیل مزایایی که نسبت به روشهای گران قیمت و پیچیده ی دستگاهی دارند بسیار مورد توجه قرار گرفته و کاربرد آنها در حوزه های مختلف آزمایشگاهی، محیط زیست، پزشکی، کشاورزی و صنعت رشد چشمگیری داشته است. بنابراین ابداع حسگرهای الکتروشیمیایی جدید از دو نظر مهم و قابل توجه می¬باشد. اولاً بهبود پاسخ حسگرهای ساخته¬شده برای گونه¬های خاص و افزایش کارایی آنها مورد اهمیت است. در این کار چند کامپوزیت جدید بر مبنای مایع یونی و نانومواد ساخته شد و از آن ها برای اندازه گیری گونه های مختلف استفاده شد. در قسمت اول، کامپوزیتی از فیبرهای نانوساختار نقره و مایع یونی ساخته شد (sf/il) و سپس خواص الکتروکاتالیستی آن بررسی شد. با توجه به اهمیت هیدرازین در زمینه¬ی انرژی، اکسایش الکتروکاتالیستی این ترکیب بر روی کامپوزیت ساخته شده بررسی شد. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت ساخته شده بر روی الکترود فعالیت کاتالیستی خوبی برای اکسایش هیدرازین نشان می دهد. در قسمت بعدی از گرافن به دلیل خصوصیات الکتریکی از جمله هدایت الکتریکی بسیار زیاد، سطح بسیار وسیع و سرعت انتقال الکترون بسیار خوب برای اصلاح الکترود استفاده شد. در این کار تاثیر گرافن بر پارامترهای الکتروشیمیایی و خواص الکتروکاتالیستی اصلاحگر آلی در اکسایش یک نمونه از داروهای دسته ی کتکول آمین (لوودوپا) بررسی شد. در کار بعدی، نانولوله های کربنی با مولکول آلی از مشتقات کومارین عامل دار شد، در مرحله بعد با استفاده از نانولوله های کربنی عامل دار شده و مایع یونی یک کامپوزیت یکنواخت تهیه شد و به عنوان یک حسگر الکتروشیمیایی در اندازه گیری همزمان گونه های نوراپی نفرین و سروتونین استفاده شد. بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با کامپوزیت فوق یک زوج ردوکس را نشان می دهد که مربوط به انتقال الکترون dc می باشد. در سال¬های اخیر مایع یونی در الکتروشیمی و در اصلاح الکترودها به منظور ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی کاربرد زیادی پیدا کرده¬اند. کاربرد زیاد این ماده به جهت خواص ویژه ی آن مانند هدایت بالا، پایداری، پایداری شیمیایی و پنجره اکسایش وسیع می باشد. بر همین اساس در این کار، تاثیر مایع یونی بر پارامترهایی مانند سینتیک انتقال الکترون، خاصیت کاتالیستی و پایداری الکترود خمیر کربن بررسی شد. و در ادامه رفتار الکتروشیمیایی گونه های لوودوپا و کاربیدوپا در سطح الکترود اصلاح شده بررسی گردید. در قسمت بعدی کامپوزیتی شامل نانولوله های کربنی عامل دار شده با نانوذرات تیتانیوم دی اکسید، یک مشتق بنزوفوران و مایع یونی ساخته شد. سپس الکترود کربن شیشه¬ای با استفاده از این کامپوزیت اصلاح شد و به عنوان یک حسگر الکتروشیمیایی در اندازه گیری همزمان گونه های ایزوپرنالین و سروتونین استفاده شد. در ادامه روش ولتامتری پالس تفاضلی نشان داد که جریان و غلظت آنالیت به صورت خطی به هم وابسته هستند. در نهایت از این الکترود برای اندازه گیری گونه های ایزوپرنالین و سروتونین در نمونه ی سرم خون استفاده شد. و در قسمت آخر، کامپوزیتی از نانولوله های کربنی عامل دار شده با c60 و مایع یونی ساخته شد (c60-cnt/il) و سپس خواص الکتروکاتالیستی آن بررسی شد. نتایج نشان داد که فیلم نانوکامپوزیت ساخته شده بر روی الکترود فعالیت کاتالیستی خوبی برای اکسایش کتکول آمین ها شامل نوراپی نفرین، ایزوپرانالین و دوپامین نشان می دهد.