در این تحقیق اصلاح الکترود طلا با تک لایه های خود انباشته و نانو ذرات طلا بررسی شد. به این ترتیب که ابتدا تک لایه ی خود انباشته ای از تیول مخلوط شامل 6,1- هگزان دای تیول و 1- اکتان تیول روی سطح بستر طلا ایجاد شد و سپس نانو ذرات طلا روی گروه –sh آزاد 6,1- هگزان دای تیول تثبیت شده اند. رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده تهیه شده طی مراحل مختلف اصلاح توسط روش ولتامتری چرخه ای بررسی شد. آزمایشات نشان داده است که در سطح الکترود اصلاح شده با نانو ذرات طلا, دماغه های اکسیداسیون آسکوربیک اسید و دوپامین بصورت جدا از هم ظاهر شده است که در نتیجه می توان هر کدام از این دو گونه ی بیولوژیکی را در حضور هم اندازه گیری نمود. اندازه گیری آسکوربیک اسید و دوپامین به سه روش ولتامتری با روبش خطی, ولتامتری پالس تفاضلی و ولتامتری موج مربعی انجام گرفت و برای هر سه روش نیز محدوده ی خطی غلظت و حد تشخیص ذکر شده است. اثر سرعت روبش پتانسیل بر فرآیند اکسایش الکتروکاتالیزی آسکوربیک اسید و دوپامین در سطح الکترود طلای اصلاح شده با تک لایه خود انباشته واجد نانو ذرات طلا بررسی شد و ضریب انتشار آسکوربیک اسید ودوپامین تعیین گردید. اثر مزاحمت گلوتاتیون و l- سیستئین بر اندازه گیری آسکوربیک اسید و دوپامین در سطح الکترود طلای اصلاح شده با تک لایه خودانباشته واجد نانو ذرات طلا? نیز مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که مزاحمتی برای اندازه گیری آسکوربیک اسید و دوپامین ایجاد نمی کنند. در بخش بعدی رفتار الکترود خمیر کربن واجد نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده با موز مورد مطالعه قرار گرفت. به این ترتیب که الکترود خمیر کربن با نانو لوله های کربنی چند دیواره و موز اصلاح شد و در هر مرحله اصلاح, رفتار الکتروشیمیایی الکترود توسط ولتامتری چرخه ای مطالعه شد. پس از وارد کردن موز در پیکره ی الکترود خمیر کربن واجد نانو لوله های کربنی, دماغه های اکسایشی و کاهشی ظاهر شد که احتمال می رود مربوط به آنزیم پلی فنول اکسیداز باشد. پارامترهای مختلف مانند درصد نانو لوله های کربنی, درصد موز, تاًثیر ph, تاًثیر حرارت و سرعت روبش پتانسیل روی پاسخ الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور مقایسه الکترود اصلاح شده ای با نانو لوله های کربنی و سیب نیز تهیه شد که دماغه های مشابهی مشاهده گردید که می تواند تاًییدی بر این باشد که دماغه ها مربوط به آنزیم پلی فنول اکسیداز می باشد. تکرار پذیری الکترود نیز توسط روبش های متوالی به روش ولتامتری روبش خطی مطالعه شد. همچنین از الکترود خمیر کربن واجد نانو لوله های کربنی اصلاح شده با موز برای اندازه گیری دوپامین استفاده شد و اثر مزاحمت آسکوربیک اسید بر اندازه گیری دوپامین مورد بررسی قرار گرفت.

در این کار تحقیقاتی، اثر l- سیستئین و l- پنی سیلامین بر سیستم نوسانی bz مطالعه شد. مشاهدات نشان می دهد که هر دو گونه آزمایشی مورد نظر باعث افزایش دوره نوسان می گردند. این افزایش در دوره نوسان بعنوان پاسخ تجزیه ای در نظر گرفته شد. در نهایت، روش طراحی آزمایش به منظور حصول شرایط بهینه برای اندازه گیری این دو گونه آزمایشی مورد نظر، استفاده گردید. غلظت های بهینه اجزای سیستم نوسانی bz شامل kbr)، 3kbro، ce(iv)، 4so2h، و ma) برای l- سیستئین به ترتیب: m05/0، m06/0، m0023/0، m0/1، و m36/ 0، و برایl - پنی سیلامین به ترتیب: m036/?0 m066/?0 m 11/?0 m33/1 و m3/0 به دست آمد. اندازه گیری کمی l- سیستئین و l- پنی سیلامین تحت این شرایط بهینه انجام شد و ضمن رسم نمودار معیارگیری نسبت به لگاریتم غلظت –l سیستئین و l- پنی سیلامین، به ترتیب دامنه خطی m5-10×3- m7-10×4، m5-10×9- m7-10×9، حد تشخیص (m 7- 10 × 0/4، m 7- 10 × 7/8 ) و انحراف استاندارد نسبی (?4/3 و ?4 ) محاسبه گردید. سپس اثر مزاحمت برخی از گونه های بیولوژیکی که احتمالا در نمونه های حقیقی در مجاورت l- سیستئین و l- پنی سیلامین وجود دارند، بر اندازه گیری این دو گونه آزمایشی توسط سیستم نوسانی bz مورد مطالعه قرار گرفتند. بدین ترتیب در شرایط بهینه پاسخ سیستم نوسانی bz برای اندازه گیری l- سیستئین، اثر آسکوربیک اسید، گلیسین، تریپتوفان، l- آلانین و تریونین با غلظت های متفاوت از هر یک از این گونه ها در حضور -l سیستئین m 6-10×0/5 بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که غلظت ها ی کمتر از ، به ترتیب m 5-10×0/3، m 5-10×0/3، m 5-10×0/8، m 5-10×0/2 و m 5-10×0/4 بر روی سیستم تاثیری ندارند و بیشتر از این غلظت ها باعث افزایش دوره نوسان می شوند. همچنین در شرایط بهینه پاسخ سیستم نوسانی bz برای اندازه گیری l- پنی سیلامین، اثر آسکوربیک اسید، گلیسین، تریپتوفان، l- آلانین و l- سیستئین با غلظت های متفاوت از هر یک از این گونه ها در حضور l- پنی سیلامین m 6-10×0/4 بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که غلظت ها ی کمتر از ، به ترتیب m 5-10×0/9،m 5-10×0/7، m 5-10×0/8، m 5-10×0/7 و m5-10×0/5، روی سیستم تاثیری ندارند و بیشتر از این غلظت ها باعث افزایش دوره نوسان می شوند.

هیدروژن فراوانترین عنصر موجود در طبیعت است و به دلیل داشتن ویژگی هایی چون تجدیدپذیری، قابلیت ذخیره شدن، امکان حمل ونقل و نیز غیرآلاینده بودن، جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی که زوال پذیر و مخرب زیست محیط می باشند، محسوب می شود. کاربرد هیدروژن در پیل های سوختی که بخش عمده ای از تحقیقات الکتروشیمیایی را به خود معطوف داشته، بسیار حائز اهمیت می باشد. هیدروژن موجود در طبیعت به فرم ترکیبی است و باید با استفاده از روش های مختلف گاز هیدروژن آزادسازی گردد. در حال حاضر از بهترین کاتالیست ها برای انجام واکنش آزادسازی گاز هیدروژن(her)، پلاتین و یا آلیاژهایی از پلاتین می باشد، ولی اغلب محدودیت در فراهم ساختن پلاتین (از جمله گرانقیمت بودن آن)، محدودیت هایی در کاربرد آن ایجاد می کند. بنابراین تحقیقات وسیعی به توسعه ی الکتروکاتالیست ها و افزایش فعالیت آنها و کاهش مقدار مصرفی پلاتین، اختصاص داده شده است. هدف از انجام این پژوهش یافتن روشی است که مقدار پلاتین کمتری روی سطح الکترود آورده شود در حالیکه کارایی الکترود برای آزادسازی هیدروژن حفظ شده و یا بهبود یابد. در مطالعات انجام شده در این پایان نامه الکترودهای طلای پوشیده با نانوذرات پلاتین و طلا با تخلخل نانو و پوشیده با تقریباً یک لایه پلاتین تهیه شده و فعالیت الکتروکاتالیستی آن ها برای انجام فرآیند her، نسبت به مقدار پلاتین آورده شده روی سطح الکترود، در محیط اسیدی و با استفاده از روش های الکتروشیمیایی کرونوآمپرومتری و به خصوص ولتامتری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفته اند. تهیه ی نانوذرات پلاتین روی سطح الکترود از طریق پوشاندن سطح الکترود با نافیون و استفاده از ویژگی های تبادل یون این پلیمر و نیز جایگزینی گالوانی خودبخودی فلز مس با پلاتین انجام شد و برای تهیه ی الکترود دوم، ترسیب الکتروشیمیایی مس قبل از پتانسیل ترمودینامیکی(upd) آن روی الکترود طلا با تخلخل نانو انجام گرفته سپس جایگزینی گالوانی خودبخودی مس با پلاتین انجام شد. مقدار پلاتین تشکیل شده روی سطح هر یک از الکترودهای مذکور به ترتیب حدود ?g07/0 و ?g02/0 معادل با ?g/cm2030/0 و ?g/cm2004/0 محاسبه شد. با توجه به نتایج تجربی حاصل از داده های نمودارهای تافل مقدار تقریبی j0 به ترتیب ma/cm226/0 و ma/cm257/0 و با توجه به مقدار پلاتین موجود روی سطح به ترتیب ma/?g 43/1 و ma/?g 10/8 و مقدار ? نیز به ترتیب 93/0 و 50/1 گزارش شد. هر دو روش تهیه ی الکترود در این تحقیق با توجه به کاهش مقدار پلاتین مصرف شده در سطح الکترود، در مقایسه با الکترودهای تهیه شده در پژوهش های مشابه فعالیت الکتروکاتالیستی خوبی را برای انجام فرآیند her از خود نشان دادند و الکترودهای ساخته شده پایداری نسبتاً خوبی در زمان کارکرد طولانی مدت در محیط اسیدی سولفوریک اسید m5/0 و دمای اتاق از خود نشان دادند.

ساختارهای نانوحفره ی فلزی، به خصوص فیلم های نانوساختار طلا، پلاتین و نیکل به علت کاربردی که در کاتالیزورها، حسگرهای شیمیایی و الکتروشیمیایی دارند توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این تحقیق نیز شامل دو قسمت است که قسمت اول آن مبتنی بر ساخت الکترود فیلم نانوساختار طلا می باشد که با پالادیم پوشیده شده است (pdgnpf). ساخت این الکترود شامل سه مرحله می باشد. در مرحله ی اول بستر طلا تحت پتانسیل های آندی اکسید شده و سپس با استفاده از محلول تازه تهیه شده ی آسکوربیک اسید احیا گردیده و فیلم نانوساختار بوجود می آید. برای لایه نشانی مس روی طلا، از روش ترسیب پیش از پتانسیل ترمودینامیکی (upd) استفاده شده است، و در ادامه این الکترود درون محلول پالادیم کلراید قرار می گیرد. در نتیجه ی جابه جایی اکسایش-کاهشی خودبه خودی لایه ی مس با پالادیم، الکترود فیلم نانوحفره ی طلا با پالادیم پوشیده می شود. پس از تهیه الکترود، با استفاده از روش های بررسی سطح از قبیل sem سطح آن مورد بررسی قرار گرفته است. فعالیت الکتروکاتالیزوری الکترود pdgnpf برای واکنش کاهش اکسیژن با الکترودهای طلای صیقلی، فیلم نانوساختار طلا، الکترود فیلم طلای صیقلی که با پالادیم پوشیده شده است در شرایط یکسان مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان دهنده ی بهترین فعالیت الکتروکاتالیزوری برای الکترود pdgnpf است که می تواند مربوط به اثر هم افزایی پالادیم با ساختار نانوحفره ی طلا باشد. هم چنین فعالیت الکتروکاتالیزوری الکترود pdgnpf برای واکنش کاهش اکسیژن با تعدادی از الکترودهای دیگر که قبلاً در این زمینه به کار گرفته شده اند مقایسه شده است که نتایج حاصل حاکی از فعالیت قابل قبول این الکترود می باشد. در ادامه جوانب متفاوت واکنش کاهش اکسیژن بر سطح الکترود pdgnpf مورد بررسی قرار گرفته است. در قسمت دوم این تحقیق عوامل موثر در ساخت این الکترود مورد بررسی قرار گرفته و مقدار بهینه هر یک گزارش شده است. هم چنین اثر سورفکتانت ها در مرحله ی ساخت فیلم نانوساختار طلا مورد بررسی قرار گرفته است. از دو سورفکتانت sds که جزء سورفکتانت های آنیونی است و ctab که کاتیونی می باشد در فرآیند آندی کردن الکترود طلا استفاده شده است، نتایج حاصل نشان دهنده ی تأثیر مثبت استفاده از sds در ساخت فیلم نانوساختار طلا می باشد.

در این تحقیق فوم های متخلخل فلزات نقره، طلا و پالادیم به روش ترسیب الکتروشیمیایی غیرمستقیم بر روی صفحه ی مس تهیّه شدند. ترسیب مستقیم فوم های متخلخل این فلزات بر روی صفحه مس به کمک روش های الکتروشیمیایی عملی نیست. این واقعیت ناشی از پتانسیل استاندارد این فلزات در قیاس با پتانسیل استاندارد مس است که سبب می شود واکنش بین یون های آن ها و فلز مس به صورت خودبه خودی انجام گیرد به گونه ای که نمی توان کاتیون این فلزات را در مجاورت فلز مس به صورت پایدار داشت. بدین منظور در ابتدا فوم مس با دیواره های نانوساختار با استفاده از فرآیند ترسیب الکتروشیمیایی در محلول اسیدی مس سولفات و با اعمال دانسیته جریان کاتدی ثابت تهیّه گردید. سپس با استفاده از واکنش برگشتی خودبه خودی بین کاتیون های اشاره شده و فلز مس، فوم فلزات نقره، طلا و پالادیم تهیّه گردید. در طی فرآیند ترسیب الکتروشیمیایی فوم مس، حباب های هیدروژن ایجاد شده در نقش یک قالب پویا برای ترسیب فلز عمل می کند و فوم با دیواره های با ساختار نانو تهیّه می شود. اثر شرایط مختلف بر ساختار الکترود تهیّه شده شامل جریان کاتدی اعمالی، غلظت مس سولفات، غلظت سولفوریک اسید، مدّت ترسیب و زمان جابجایی گالوانی بررسی شد. اثر عوامل مذکور بر الکترود نانوساختار فوم نقره به کمک روش های الکتروشیمیایی و تصویربرداری از سطح مورد مطالعه قرار گرفت. شرایط بهینه برای تهیّه فوم نقره 56/0- آمپر جریان کاتدی در مدّت 28 ثانیه ترسیب و 12 دقیقه جابجایی گالوانی تعیین گردید. مطالعات انجام شده در این تحقیق عمدتاً بر تهیّه فوم نقره استوار است هر چند که به قابلیت روش در تهیّه فوم های طلا و پالادیم هم اشاره شده است. الکترود های حاصل با استفاده از روش های پراش اشعه ایکس، edx و sem مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند. در قسمت بعدی تحقیق، کارایی الکترود فوم نقره به عنوان یک الکتروکاتالیست در فرآیند آزادسازی هیدروژن (her) و احیای آب اکسیژنه مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین پایداری الکترود فوم نقره به عنوان یک الکتروکاتالیست در فرآیند آزادسازی هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از مطالعات الکتروشیمیایی نشان داد که الکترود فوم نقره یک بستر با پایداری مناسب است که قابلیت الکتروکاتالیزوری خوبی نسبت به فرآیند احیای آب اکسیژنه و آزادسازی هیدروژن دارد.

استفاده از سوخت های برگرفته از نفت و ذغال سنگ برای تولید انرژی، آلاینده های زیادی را بوجود می آورد، در نتیجه نیاز به ساخت و توسعه ی مبدّل هایی از انرژی که آلاینده های کمتری را وارد محیط زیست سازد، بسیار مورد توجّه قرار گرفته است. پیل سوختی یکی از این مبدّل هاست و از منابع تولید انرژی الکتریکی به شمار می رود. در این راستا به منظور یافتن کاتالیزور مناسب در پیل های سوختی مبتنی بر سوخت فرمیک اسید تحقیقاتی انجام شده است. در این تحقیق برای بدست آوردن کاتالیزور مناسب برای اکسایش الکتروشیمیایی فرمیک اسید، الکترود طلا با ساختار نانو حفره و پوشیده شده با پالادیم (pdnpgf) در طی 3 مرحله تهیّه شد. در مرحله ی اوّل بستر نانو حفره ی طلا (npgf) از طریق روش آندی کردن سطح طلا در پتانسیل v4 بدست آمد و سپس با استفاده از محلول تازه تهیّه شده ی آسکوربیک اسید، طلای اکسید شده احیا شد. سپس لایه ای از فلز مس بر روی سطح طلا با ساختار نانو حفره به روش الکتروشیمیایی با اعمال پتانسیل mv 150 ترسیب داده شد و ساختار طلای نانو حفره و پوشیده شده با مس بدست آمد (cunpgf). در مرحله ی بعد cunpgfتهیّه شده برای مدّت زمان 210 ثانیه در معرض محلول mm5 پالادیم کلرید قرار داده شد و پس از جابجایی فلز پالادیم با فلز مس، الکترود pdnpgf بدست آمد. پس از تهیّه الکترود، با استفاده از روش های بررسی سطح از قبیل sem سطح آن مورد بررسی قرار گرفت. از این کاتالیست به منظور اکسایش الکتروشیمیایی فرمیک اسید استفاده شد و نتایج قابل قبولی بدست آمد. همچنین اثر عوامل متفاوت از قبیل پتانسیل آندی کردن طلا، پتانسیل ترسیب الکتروشیمیایی مس بر روی سطح طلا با ساختار نانو حفره و زمان جابجایی پالادیم با مس، کارایی الکترود در الکتروکاتالیز اکسایش فرمیک اسید مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. در بخش بعدی به منظور افزایش فعّالیّت کاتالیست، زیر لایه ای از فلز قلع به روش الکتروشیمیایی در پتانسیل ثابت mv50- بر روی سطح الکترود pdnpgfرسوب داده شد و افزایش جریان تقریباً به مقدار ma3 بر روی سطح کاتالیست تهیّه شده نسبت به الکترود pdnpgf بدست آمد. از روش کرونوآمپرومتری برای بررسی فعّالیّت الکترودهای ساخته شده برای اکسایش فرمیک اسید استفاده شد. نتایج نشان داد که الکترود snpdnpgf دارای پایداری بیشتر از الکترود pdnpgf می باشد.

پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر فلزات طلا، نیکل و مس بر روی فعالیت الکتروکاتالیستی پالادیم در مورد فرایند mor در سه بخش انجام شد. در بخش اول، به منظور مطالعه تغییرات فعالیت الکتروکاتالیستی فیلم نانو متخلخل طلا (npgf) به موازات رشد زیرلایه پالادیم، الکترودهای pd?npgf )? نماینده کسر پوشش تک لایه پالادیم روی سطح npgf می باشد.) از طریق مهندسی سطح الکترود npgf با پوشش های مختلفی از تک لایه مس و سپس جایگزینی کامل مس با پالادیم تهیه گردید. درنهایت فعالیت الکتروکاتالیستی الکترودهای بدست آمده در مورد mor بررسی شد. در مورد الکترود pd0.07npgf جریان اکسایش معناداری مشاهده نگردید. اما، به موازات رشد زیرلایه پالادیم فعالیت الکترودهای مذکور افزایش یافته و به بیشینه مقدار خود در مورد الکترود pd0.59npgf رسید.( ma ?g-1 cm-2 34/21). در بخش دوم این پژوهش، جهت ارزیابی اثر نیکل بر روی فعالیت الکتروکاتالیستی پالادیم، الکترودهای nipd?npgf تهیه گردید. این فرایند شامل ترسیب زیرلایه نیکل بر روی الکترود npgf و سپس جایگزینی خودبخودی ناکامل نیکل با پالادیم در بازه های زمانی مختلف بود. رفتار الکتروکاتالیستی الکترودهای مذکور در مورد فرایند mor، رفتاری قله مانند بود و بیش ترین جریان اکسایش متانول در مورد الکترود nipd0.28npgf مشاهده گردید ( ma ?g-1cm-2 38/27). در بخش سوم، به منظور بررسی اثر لایه زیرین مس بر فعالیت الکتروکاتالیستی پالادیم، الکترودهای pdcunpgf و pdnpgf از طریق ترسیب الکتروشیمیایی توده مس بر روی الکترود npgf و سپس به ترتیب جایگزینی خودبخودی کامل و ناکامل مس با پالادیم تهیه شد. الکترود pdcunpgf، علی رغم میزان مصرفی پالادیم کم تر، جریان اکسایش و پایداری بیش تری نسبت به الکترود pdnpgf نشان داد.

هدف این تحقیق ساخت الکتروشیمیایی نانوساختارهای فلزی بدون استفاده از قالب است. برای دستیابی به این مطلوب فرآیند ترسیب الکتروشیمیایی در غیاب الکترولیت حامل انجام خواهد شد. در تمامی مطالعات الکتروشیمیایی، اضافه نمودن الکترولیت حامل جهت کاهش مقاومت محلول و هم چنین حذف مهاجرت یون های گونه ی مورد نظر ضروری است به گونه ای که الکتروشیمی در غیاب الکترولیت حامل را می توان الکتروشیمی غیر معمول نامید. حضور الکترولیت حامل هم چنین بر روی ضخامت لایه دوگانه الکتریکی موثر است به گونه ای که انتظار می رود در غیاب الکترولیت حامل، ضخامت لایه دوگانه الکتریکی بیش از حد معمول (در حضور الکترولیت حامل ) باشد. از طرفی هنگامی که پتانسیلی به الکترود کار اعمال شود، عمده تغییرات پتانسیل در همین لایه دوگانه الکتریکی اتفاق می افتد. در حقیقت می توان گفت که این لایه مانند یک اضافه ولتاژ عمل می کند. از سوی دیگر به علّت عدم حضور الکترولیت حامل سهم مهاجرت یون ها حذف نخواهد شد و علاوه بر نفوذ، مهاجرت نیز بر جابجایی یون ها موثر است. از آنجایی که پدیده مهاجرت ناشی از وجود گرادیان پتانسیل الکتریکی، که خود متأثر از ضخامت لایه دوگانه الکتریکی است، انتظار می رود پس از تشکیل هسته های اوّلیه ی رسوب بر روی الکترود، شرایط ادامه فرآیند به گونه ای باشد که به جای تشکیل رسوب صاف، رسوبی نانوساختار تهیّه گردد. در این راستا امکان تهیّه نانوساختارهای نقره مورد بررسی و مطالعه قرار خواهد گرفت. اثر شرایطی که فرآیند ترسیب در آن اجرا می گردد، به منظور دستیابی به ساختارهایی با بهترین مورفولوژی مورد بررسی قرار می گیرد. اثر پارامترهای مختلف از قبیل شدت جریان، پتانسیل، زمان ترسیب و غلظت یون مورد نظر بر روی ساختارهای تهیّه شده ارزیابی خواهد شد. بدین منظور جهت ردیابی ریخت شناسی ساختارهای تهیّه شده از تکنیک های بررسی سطح از قبیل ld;v,s;, hg;jv,kd v,fad استفاده می شود. ترکیب سطحی الکترود با استفاده از روش پراش اشعه ایکس و طیف سنجی پراش انرژی اشعه ایکس به دست می آید. اثر مورفولوژی ویژه ی ساختارهای حاصل با استفاده از آن به عنوان بستری برای فرآیند پراکندگی رامان تشدید شده ی سطح و با استفاده از روش طیف سنجی uv-vis مورد بررسی قرار خواهد گرفت. و در ادامه نیز ایجاد نانوساختارهای دوفلزی نقره/پالادیم و کارایی آن به عنوان کاتالیست بخش آندی در فرآیند اکسایش اتانول بررسی خواهد شد. پایداری و فعالیت الکتروکاتالیستی نانوساختارهای دوفلزی نقره/پالادیم با استفاده از روش های الکتروشیمیایی از جمله ولتامتری چرخه ای، ولتامتری پیمایش خطی و کرونوآمپرومتری مورد مطالعه قرار می گیرد.

واکنشهای چند جزئی در شیمی آلی و پزشکی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند. یکی از واکنشهای چند جزئی سنتز پیریمیدینون ها می باشد که برای اولین بار توسط دانشمند ایتالیایی، پیترو بیگینلی در سال 1893 گزارش شد. در این پایان نامه نتایج حاصل از سنتز و بررسی واکنش پذیری و ساختاری این دسته ترکیبات در چهار بخش ارائه شده است: در بخش اول یک روش سنتزی مناسب و کارآمد برای تهیه 2-اکسو-4،3،2،1-تتراهیدروپیریمیدین ها (thpm) با استفاده از کاتالیست کبالت هیدروژن سولفات بعنوان یک لوئیس اسید و برونستد اسید در شرایط حرارتی گزارش شده است. با استفاده از این کاتالیست تتراهیدروپیریمیدینون های دارای استخلاف استیل، کربواتوکسی، کربومتوکسی و کربوکسامید در موقعیت 5 حلقه هتروسیکل که بر روی نیتروژن شماره 1 داری استخلاف یا بدون استخلاف می باشند تهیه شده اند. وجود هریک از این گروهها در موقعیت 1 و 5 حلقه هتروسیکل و همچنین وجود گروه های الکترون دهنده و یا الکترون کشنده برروی حلقه فنیل موقعیت 4 می تواند سرعت انجام واکنش را تحت تاثیر قرار دهد. بازده خوب، زمان انجام واکنش کوتاه و روش خالص سازی آسان از مزیتهای بکارگیری این کاتالیست به شمار می رود. در بخش دوم اکسایش فوتوکاتالیتیکی این دسته از ترکیبات هتروسیکلی در حضور ذرات تیتانیوم دی اکسید آناتاز نانو مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور اکسایش نوری 2-اکسو-4،3،2،1-تتراهیدروپیریمیدین ها با استخلافهای مختلف در موقعیت های 1، 4 و 5 در حلال استونیتریل و با استفاده از تیتانیوم دی اکسید آناتاز نانو انجام گرفته است. هدف از این مطالعه بررسی اثر طبیعت استخلافهای موقعیت های 1، 4 و 5 حلقه هتروسیکل، ماهیت فوتوکاتالیست و طبیعت حلال در سرعت واکنش می باشد. مکانیسم پیشنهاد شده برای این واکنش یک مکانیسم انتقال الکترون می باشد. بر اساس آن انتقال یک الکترون از الکترونهای غیر پیوندی نیتروژن شماره 1 در حالت پایه به حفره ایجاد شده در اثر تابش تیتانیوم دی اکسید آغازگر این واکنش اکسایشی می باشد. نتایج نشان می دهد که اثرات فضایی و الکترونی استخلافها مخصوصاً در موقعیت 1 تاثیر زیادی بر سرعت اکسایش دارد. در بخش سوم اثرات استخلاف درموقعیت های مختلف و همچنین طبیعت حلال در مطالعات ولتامتری 2-اکسو-4،3،2،1-تتراهیدروپیریمیدین ها مورد بررسی قرار گرفته است.. فاکتور مهم و موثر، اثر القایی مثبت گروه متیل نسبت به اثر القایی منفی گروه فنیل موقعیت 1 حلقه هتروسیکل، اثرات الکترونی استخلافهای واقع بر روی حلقه فنیل موقعیت 4 حلقه و نوع استخلاف موقعیت 5 می باشد. در بخش چهارم این پایان نامه و به منظور نشان دادن اثرات الکترونی و فضایی استخلافها در موقعیت های 1، 4 و 5 در واکنش اکسایش نوری و مطالعات الکتروشیمی با استفاده از روش محاسباتیb3lyp/6-31++g(d,p) dft- نتایج بدست آمده تجزیه و تحلیل می گردد.. نتایج این مطالعات نشان می دهد که این حلقه هتروسیکل شش عضوی دارای یک صورت بندی شبه قایقی می باشد که در آن اتم های c4 و n1 خارج از صفحه مولکول قرار می گیرند. استخلاف واقع بر روی کربن شماره 4 در وضعیت شبه محوری قرار می گیرد. به منظور بررسی اولویت ساختار فوق برای این دسته ترکیبات،مطالعات برگشت حلقه برای ترکیب دارای استخلاف فنیل در موقعیت c4 بعنوان ترکیب نمونه انجام شد. این محاسبات نشان می دهند که آرایش شبه محوری گروه آریل موقعیت 4 از نظر انرژی بسیار پایدارتر از آرایش استوایی آن می باشد.

در الکتروشیمی دوقطبی به دلیل گرادیان پتانسیلی که در طول محلول مجاور این الکترود ایجاد می شود، در موقعیت-های مکانی مختلف آن، سرعت انجام واکنش ها متفاوت بوده و شرایط از لحاظ تشکیل هسته اولیه و رشد هسته متفاوت خواهد بود. این تفاوت سبب تشکیل ساختارهای مختلف از فلز در مکان های مختلف الکترود دوقطبی شده و یک گرادیان ساختاری را در طول سطح ایجاد می کند. در بخش نخست این تحقیق، با استفاده از الکتروشیمی دوقطبی، ترسیب گرادیانی فلز مس بر روی زیرلایه ی مسی انجام شد. ترسیب الکتروشیمیایی با اعمال پتانسیل ثابت به الکترودهای تغذیه کننده شناور در محلول اسیدی مس سولفات انجام شد. الکترود دوقطبی در محلول، به عنوان زیرلایه برای ترسیب گرادیانی مس به کار رفته است. اثر عوامل مختلف بر ساختارهای گرادیانی تهیه شده شامل، پتانسیل اعمالی، غلظت مس سولفات، مدت زمان ترسیب و افزایش ماده ی فعال سطحی بررسی شد. به منظور مشاهده اثر عوامل مذکور بر گرادیان ساختاری الکترودهای تهیه شده از میکروسکوپ الکترونی استفاده شد. شرایط بهینه برای تهیه ی بهترین گرادیان ساختاری, پتانسیل 0/7 ولت, زمان ترسیب 30 دقیقه و غلظت 0/5 میلی مولار مس سولفات تعیین گردید. در ادامه میزان آب گریزی سطح تهیه شده مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا از اندازه گیری زاویه ی تماس قطره ی آب استفاده شد. سطح الکترود تهیه شده در شرایط بهینه دارای گرادیان در آب گریزی می باشد. در نهایت سطح ترسیب حاصل توسط فرایند جذب خودآرای 1- دودکان تیول اصلاح گردید. پس از اصلاح سطح حرکت خودبه خودی قطره ی آب در طول سطح گرادیانی مشاهده شد. بر این اساس می توان نتیجه گیری کرد که وجود گرادیان ساختاری و انرژی سطح کم برای حرکت خودبه خودی آب در طول گرادیان الزامی است.

تشخیص هیبریداسیون dna از اهمیت ویژه ای در تشخیص و درمان بیماری های ژنتیکی و شناسایی عوامل عفونی برخوردار است. اخیراً تلاش های زیادی در زمینه ی انواع مختلف زیست حسگر نظیر زیست حسگر الکتروشیمیایی dna) (e- صورت گرفته است. در این تحقیق، زیست حسگر الکتروشیمیایی بر مبنای انتقال بار در درون dnaی دو رشته ای توسعه یافته است. با استفاده از راه های جدید پیوند کووالانسی گونه ی الکتروفعال در انتهای dnaی هدف، مشکلات موجود در زیست حسگرهای dna از قبیل انتقال بار مستقیم بین گونه ی الکتروفعال و سطح الکترود بهبود یافته است. همچنین یک راهکار جدید برای تشخیص همزمان توالی کوتاه زنجیر مربوط به ژنوم gag ویروس hiv-1 و hiv-2 توصیف شده است. در اولین مطالعه، شناسایی توالی نوکلئوتیدی کوتاه زنجیر مربوط به ژنوم gag ویروس hiv-1 مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از مولکول فروسن کربوکسیلیک اسید (fca) به عنوان گونه ی الکتروفعال استفاده شد که به صورت کووالانسی به بالای رشته ی هدف dna متصل گردید روش های ولتامتری پالس تفاضلی و ولتامتری چرخه ای و اسپکتروسکوپی مقاومت ظاهری الکتروشیمیایی برای دنبال کردن اصلاح سطح و هیبرید شدن dna به کار گرفته شد. نتایج حاصل نشان می دهد که زیست حسگر طراحی شده می تواند به خوبی توالی های مربوط به رشته ی هدف را با حد تشخیص 53/0 پیکومول شناسایی کند. همچنین زیست حسگر دیگری برای توالی نوکلئوتیدی کوتاه زنجیر مربوط به ژنوم gag ویروس hiv-2 با روشی مشابه قبل بررسی گردید ولی در این قسمت ترکیب 3 و4- دی آمینو بنزوئیک اسید (daba)به عنوان ردیاب الکتروفعال به کار گرفته شد. نتایج حاصل نشان داد که این زیست حسگر می-تواند 105/0 پیکومول از dna رشته ی هدف را تشخیص دهد. در انتها، با تثبیت هر دو نوع dnaی ردیاب بر روی یک بستر، زیست حسگری برای تشخیص هم زمان توالی های نوکلئوتیدی hiv-1 و hiv-2ساخته شد. در این مطالعه دو مولکول الکتروفعال ذکر شده یعنی fca و daba مورد استفاده قرار گرفت و جریان اکسایشی با روش ولتامتری پالس تفاضلی دنبال شد. در مطالعه ی دوم، روش نورتابی الکتروشیمیایی دوقطبی برای دنبال کردن پدیده ی هیبریداسیون مربوط به ویروس hiv-1 مورد استفاده قرار گرفت. ترکیب 9و10-آنتراکینون-2و6-دی سولفونیک اسید (aqds) به عنوان یک مولکول الکتروفعال به صورت بین رشته ای در قسمت کاتد الکترود دو قطبی به کار گرفته شد. در طرف دیگر ترکیب لومینول در قسمت آند الکترود دو قطبی برای تولید نور در فرایند نورتابی الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که حساسیت روش افزایش می یابد و 0این حسگر قادر است رشته ی هدف را با حدتشخیص 0/2 فمتومول شناسایی نماید. کلمات کلیدی: زیست حسگر هیبریداسیون dna، انتقال بار در dna، فروسن کربوکسیلیک اسید، 3و4- دی آمینو بنزوئیک اسید، الکترود دو قطبی، نورتابی الکتروشیمیایی، 9و10-آنتراکینون-2و6- دی سولفونیک اسید ، لومینول، hiv-1، hiv-2

در این تحقیق فوم مس اسفنجی تهیه شده به روش نشانش الکتروشیمیایی و با استفاده از حباب های هیدروژن به عنوان قالب پویا در حضور سورفکتانت هایی همچون سدیم دودسیل سولفات (sds)، تریتون ایکس-100 (tx-100) و تویین 80 (t80) مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر غلظت و نوع سورفکتانت ها بر روی ساختار میکرو و نانو مقیاس مورد بررسی قرار گرفت. در بخش بعدی تحقیق، فوم مس با استفاده از یک جریان ثابت در حضور سورفکتانت (sds) تهیّه شد؛ سپس فوم مس-نیکل از طریق نشانش الکتروشیمیایی نیکل بر روی فوم مس با اعمال پتانسیل ثابت، ساخته شد. تأثیر پارامترهای تجربی مختلف شامل نوع سورفکتانت، زمان ترسیب الکتروشیمیایی نیکل بر روی فوم مس و مدت زمان پتانسیل اعمالی در محلول اسیدی، بر روی ساختار الکترود مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی فوم تهیّه شده توسط sem مورد مطالعه قرار گرفت. در بخش بعدی این مطالعه، کاربرد فوم مس-نیکل در واکنش آزادسازی هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت. اعمال پتانسیل ثابت 8/0- ولت و زمان ترسیب 2000 ثانیه به عنوان شرایط بهینه برای تشکیل فوم مس-نیکل انتخاب شد. اثر زمان ترسیب نیکل بر روی فعالیت her مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ثبات الکترود فوم مس-نیکل به عنوان کاتالیست در her بررسی شد. نتایج الکتروشیمیایی نشان داد که الکترود فوم مس-نیکل بستری با ثبات مناسب بوده که رفتار الکتروکاتالیستی خوبی نسبت به واکنش her نشان داده است.

کشش بین سطحی تنها پارامتر ترمودینامیکی در دسترسی است که نشان دهنده میزان سازگاری و تعیین کننده مورفولوژی و چسبندگی بین دو فاز در آلیاژها و کامپوزیت های پلیمری می باشد. اندازه گیری کشش بین سطحی مذاب های پلیمری به روش های مختلفی انجام می گیرد که مناسب ترین، پرکاربردترین و دقیق ترین این روش ها، روش قطره معلق است. ویسکوزیته بالای مذاب پلیمرها و احتمال تخریب آنها در دماهای بالا، اندازه گیری کشش بین سطحی مذاب های پلیمری را به روش قطره معلق مشکل می کند و پیشرفت های اخیر در این زمینه مربوط به کاهش زمان اندازه گیری کشش بین سطحی از طریق بهبود روش های آنالیز و جمع آوری داده ها بوده است. در مطالعه حاضر دستگاه اندازه گیری کشش بین سطحی به روش قطره معلق طراحی و ساخته شد و پس از تعیین صحت عملکرد آن توسط مواد کوچک مولکول، از این دستگاه برای اندازه گیری کشش بین سطحی دو آلیاژ پلیمری pp/pa6 و pp/pet استفاده شد. تاثیر سه پارامتر زمان، دما و میزان سازگارکننده pp-g-gma بر روی کشش بین سطحی این دو زوج پلیمر مطالعه شد. مشاهده شد که در هر دو سیستم پلیمری با گذشت زمان، کشش بین سطحی ابتدا به سرعت کاهش یافته و پس از رسیدن به تعادل مکانیکی، دیگر دستخوش تغییر نمی گردد. همچنین میزان کشش بین سطحی هر دو آلیاژ با افزایش دما به صورت خطی کاهش می یافت. افزودن میزان اندک سازگارکننده به هر دو آلیاژ pp/pa6 و pp/pet ابتدا باعث کاهش چشمگیر در کشش بین سطحی گردید که علت آن قرارگیری مولکول های سازگارکننده در ناحیه سطح مشترک و واکنش گروه های اپوکسید gma با گروه های انتهایی nh2 و cooh دو جزء pa6 و pet می باشد. پس از اشباع سطح مشترک توسط مولکول های سازگارکننده، دیگر با افزایش میزان سازگارکننده کاهشی در میزان کشش بین سطحی مشاهده نگردید. این غلظت بحرانی در سیستم pp/pa6 برابر با gma%05/0 و در آلیاژ pp/pet برابر با gma%025/0 بود. میزان کاهش کشش بین سطحی در این غلظت بحرانی در آلیاژ pp/pa6 برابر با %68 و در سیستم pp/pet برابر با %57 به دست آمد.