مواد کربنی در زمینه های مختلف مانند جداسازی گازها، به عنوان بستر کاالیست و نیز در ساخت الکترودها برای کاربردهای ‏الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این تحقیق مواد کربنی متخلخل با اندازه حفرات 2 تا 50 نانومتر سنتز شدند. برای ‏سنتز، از فرایند پلیمریزاسیون ترکیبات هیدروکسی بنزن شامل فلوروگلوسینول یا رزورسینول با آلدهیدهائی از قبیل فرمالدهید یا ‏فورفورال در حضور نانو ذرات سیلیس به عنوان قالب استفاده شد. فرایند کربنی کردن پیمرهای حاصل در دمای بالا انجام گردید ‏و سپس با حذف قالب سیلیس کربن های متخلخل با اندازه حفرات نانومتری حاصل گردید . اثر شرایط مختلف سنتز پلیمرها ‏مانند ‏ph‏ محلول، نسبت مولی هیدروکسی بنزن ها به کاتالیست ها و شرایط کربنی کردن بررسی شد. کربن های حاصل با ‏استفاده از روش های پراش اشعه ایکس، ‏bet، ‏sem‏ و آنالیز حرارتی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل ‏نشان دهنده ی مساحت سطح بیشتر کربن های سنتز شده نسبت به کربن تجاری ولکان می باشند. در قسمت بعد، ذرات پلاتین ‏به عنوان کاتالیست با استفاده از روش مایکروویو-پلی ال بر روی کربن های سنتزی نشانده شد و کاتالیست حاصل برای ‏الکترواکسایش متانول در محیط اسیدی به کار برده شد. نتایج حاصل از مطالعه الکتروشیمیایی فرایند اکسایش متانول نشان داد ‏که کربن های متخلخل با اندازه حفرات متوسط به دلیل داشتن مساحت سطح زیاد بسترهای مناسبی برای نانوذرات پلاتین ‏می باشند.‏ ‎ ‎

نانوذرات ruxsey بر روی بستر های کربنی مختلف در اتیلن گلیکول و با پیش ماده های روتنیم(iii) کلرید و سدیم سلنیت در ph ها و نسبت های مولی مختلف از se/ru با استفاده از امواج مایکروویو در حلال اتیلن گلیکول سنتز شدند. نمونه های حاصل به عنوان کاتالیست در واکنش احیای اکسیژن در محیط اسیدی مورد استفاده قرار گرفتند. نمونه سنتز شده در 8=ph بیشترین فعالیت الکتروشیمیایی را از خود نشان داد. افزایش سلنیم به میزان 15% مولی از کاتالیست سبب افزایش فعالیت الکتروشیمیایی آن در واکنش احیای اکسیژن می شود. تاثیر بستر کربنی بر فعالیت الکتروشیمیایی کاتالیست نیز مورد بررسی قرار گرفت. از بین بسترهای کربنی مختلف شامل ولکان xc72 (c1), کربن های مزوپروس سنتز شده از رزین های رزورسینول- فرمالدهید (c2) و فلوروگلوسینول- فرمالدهید (c3), کاتالیست سنتز شده بر روی c3 بیشترین فعالیت الکتروشیمیایی را در واکنش احیای اکسیژن از خود نشان داد. میزان مقاومت کاتالیست ruxsey در مقابل اکسایش الکل های مختلف و فرمیک اسید با استفاده از ولتامتری الکترود دیسک چرخان بررسی شده و با رفتار pt/c مقایسه شد. این کاتالیست مقاومت بالایی را در مقابل اکسایش فرمیک اسید, متانول, اتانول, 2- پروپانول و اتیلن گلیکول در محیط اسیدی از خود نشان می دهد. eonset واکنش احیای اکسیژن بر روی کاتالیست ruxsey در حضور غلظت 10 مولار از ترکیبات ذکر شده حداکثر حدود 18 میلی ولت جابه جا می شود, درحالی که میزان این جابه جایی در کاتالیست pt/c در همان شرایط 500-600 میلی ولت می باشد. در بخش دوم, نانوذرات cose بر روی بسترهای کربنی مختلف در حلال گلیسیرین و با پیش ماده های کبالت(ii) استات و سدیم سلنیت با نسبت های مولی مختلف از se/co و در حضور غلظت های مختلف از استیک اسید و آمونیاک با استفاده از امواج مایکروویو سنتز شدند. نمونه های حاصل به عنوان کاتالیست در واکنش احیای اکسیژن در محیط اسیدی مورد استفاده قرار گرفتند. با افزایش سلنیم به میزان 50% مولی, فعالیت کاتالیست در واکنش احیای اکسیژن افزایش می یابد. حضور استیک اسید و آمونیاک در محلول سنتزی سبب افزایش فعالیت کاتالیست cose شده و بیشترین فعالیت الکتروکاتالیستی زمانی مشاهده می شودکه کاتالیست در حضور نسبت مولی nh3/co(ii) برابر با 6 سنتز شود. در بین کاتالیست های سنتز شده بر روی بسترهای کربنی مختلف شامل c1, c2 و c3 نمونه سنتز شده بر روی c3 بیشترین فعالیت الکتروکاتالیستی را در واکنش احیای اکسیژن از خود نشان داد. میزان مقاومت کاتالیست سنتز شده cose در مقابل اکسایش الکل های فوق و فرمیک اسید مشابه ruxsey مورد بررسی قرار گرفت. eonset واکنش احیای اکسیژن بر روی کاتالیست cose در حضور غلظت 10 مولار از ترکیبات ذکر شده به میزان جزئی جابه جا می شود. ولتاموگرام های چرخه ای ثبت شده (100 چرخه) برای کاتالیست های ruxsey و cose در محلول سولفوریک اسید تحت جو آرگون پس از چند چرخه اول همگی بر هم منطبق می شوند که حاکی از پایداری این کاتالیست ها می باشد.

پیل های سوختی به دلیل تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی در سال های اخیر بسیار مورد توجه بوده اند. از میان انواع مختلف، پیل سوختی متانولی مستقیم به عنوان گزینه ای مناسب جهت تولید انرژی در وسایل الکترونیکی قابل حمل، سهم قابل توجهی از تحقیقات پیل سوختی را به خود اختصاص داده است. اگرچه در حال حاضر پلاتین متداول ترین کاتالیست در پیل های سوختی متانولی مستقیم است، اما قیمت بالای آن یکی از موانع جدی در راه تجاری سازی این نوع پیل ها به شمار می رود. ازاین رو، هدف کلی این پایان نامه ارائه راه کارهایی در جهت افزایش بهره وری از کاتالیست پلاتین به منظور کاهش مقدار مصرفی آن و در نتیجه کاهش قیمت پیل سوختی متانولی مستقیم می باشد. در این راستا، پلاتین به روش های مختلف بر روی بستر کاغذ کربنی، که به عنوان لایه نفوذ گازی در پیل های سوختی متانولی مستقیم استفاده می شود، ترسیب گردید و فعالیت الکتروکاتالیستی آن در واکنش اکسایش متانول مورد بررسی قرار گرفت. در قسمت اول، یک راکتور ترسیب بخار شیمیایی طراحی و ساخته شد و با استفاده از آن نانولوله های کربنی مستقیماً بر روی کاغذ کربنی سنتز شدند. سپس، نانولوله ها با طلا پوشانده شده و با استفاده از ترسیب زیر پتانسیل مس و جایگزینی گالوانیک، تک لایه پلاتین بر روی نانولوله ها ترسیب گردید. فرایند ترسیب تک لایه پلاتین با روش ترسیب زیر پتانسیل بر روی کاغذ کربنی فاقد نانولوله کربنی نیز انجام شد. در قسمت دوم، نانوفیبرهای کربنی به روش شعله مستقیماً بر روی کاغذ کربنی سنتز شدند و با استفاده از روش میکروویو-پلی اُل نانوذرات پلاتین بر روی الکترود حاصل ترسیب گردید. فرایند ترسیب پلاتین بر روی الکترودهای کاغذ کربنی اصلاح شده با نانوفیبرهای کربنی با استفاده از ترسیب زیر پتانسیل مس و جایگزینی گالوانیک نیز انجام شد. در قسمت سوم، راه کار دیگری برای اصلاح بستر کاتالیست اتخاذ گردید. به این منظور، کاغذ کربنی در الکترولیت های مختلف تحت اکسایش الکتروشیمیایی قرار گرفت. سپس با استفاده از فرایند تعویض یونی- احیای الکتروشیمیایی، فلز مس بر روی الکترود اصلاح شده در شرایط بهینه، ترسیب گردید و با جایگزینی گالوانیک، پلاتین به جای مس قرار گرفت. روش های مختلف الکتروشیمیایی، پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و پیمایشی (sem) و رامان تا حد امکان برای بررسی ساختار و خواص الکتروکاتالیست ها یا بستر آن ها مورد استفاده قرار گرفتند. فعالیت الکتروکاتالیست های سنتز شده برای واکنش اکسایش متانول در محیط اسیدی حاکی از فعالیت قابل ملاحظه آن ها و نقش بسیار موثر اصلاح بستر کاغذ کربنی در افزایش بهره وری از پلاتین می باشد.

نتایج این تحقیق در چهار بخش ارائه شده است: در بخش اول، سطح الکترود کربن شیشه ای با نمک دی آزونیوم تولوئیدین بلو اصلاح شد. با این روش، مولکول های تولوئیدین بلو به طور مستقیم و با پیوندهای کووالانسی به سطح الکترود متصل شدند. الکترود اصلاح شده با تولوئیدین بلو فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی را نسبت به اکسایش nadh نشان داد و از این الکترود برای اندازه گیری nadh در پتانسیل 15/0- ولت نسبت به الکترود مرجع نقره/ نقره کلرید استفاده گردید. توانایی الکترود اصلاح شده با تولوئیدین بلو برای انتقال الکترون بین nadh و سطح الکترود، امکان ساخت زیست حسگرهای آمپرومتری را با استفاده از انواع آنزیم های دهیدروژناز فراهم می کند. بر این اساس، با تثبیت آنزیم الکل دهیدروژناز در سطح این الکترود اصلاح شده، از آن برای ساخت زیست حسگری جهت اندازه گیری اتانول استفاده شد. پایداری بالای لایه ی تثبیت شده، امکان بازیابی زیست حسگر، ساخت سریع و ساده ی آن و امکان تهیه ی الکترود از مواد ارزان قیمت، از دیگر ویژگی های این روش است که آن را برای ساخت انواع حسگرها و زیست حسگرهای الکتروشیمیایی مناسب می کند. در بخش دوم، سطح الکترود کربن شیشه ای با نمک دی آزونیوم نایل بلو به طور کووالانسی اصلاح شد. لایه ی نایل بلو متصل به سطح، واکنش کاهش هیدروژن پراکسید را در پتانسیل 15/0- ولت نسبت به الکترود مرجع نقره/ نقره کلرید کاتالیز می کند. با توجه به این خاصیت الکتروکاتالیزوری، از این الکترود اصلاح-شده برای تثبیت آنزیم گلوکز اکسیداز و ساخت زیست حسگر گلوکز براساس جاذبه های الکترواستاتیک استفاده شد. در نهایت از این الکترود اصلاح شده برای اندازه گیری گلوکز در نمونه پلاسمای خون استفاده گردید. در بخش سوم، حدواسط تیونین به طور مستقیم و با کاهش الکتروشیمیایی نمک دی آزونیوم آن، به سطح الکترود کربن شیشه ای متصل گردید. از این الکترود اصلاح شده برای اندازه گیری آمپرومتری سیستئین در پتانسیل 10/0 ولت نسبت به الکترود مرجع نقره/ نقره کلرید استفاده شد. در بخش پایانی این تحقیق، روشی بسیار ساده و سریع برای اتصال کووالانسی آنزیم گلوکز اکسیداز به سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نمک دی آزونیوم 4-آمینوفنیل ارائه شده است. گروه آمینوفنیل عامل اتصال دهنده ی آنزیم به سطح الکترود می باشد. انتقال الکترون مستقیم این آنزیم با سطح الکترود کربن شیشه ای از طریق ولتامتری چرخه ای قابل مشاهده می باشد. در نهایت از این الکترود اصلاح شده برای اندازه گیری گلوکز در نمونه ی پلاسمای خون استفاده شد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

واکنشهای تشکیل کمپلکس کاتیونهای tl+ , ba 2+ , sr 2+ , cs+ , rb+ , k+ , na+ بالیگاندهای 18c6 (-18 کراون - 6) و dc18c6 (دی سیکلوهگزیل - 18 - کراون - 6) ابتدا درمتانول خالص و سپس در درصدهای مختلف وزنی متانول - آب به روش اسپکتروفلورومتری رقابتی با استفاده از probe تالیم (i) مورد مطالعه قرار گرفت . ابتدا ثابت پایداری کمپلکس تالیم (i) با دولیگاند مذکور تعیین گردید. سپس ثابتهای پایداری کمپلکس های هر دو لیگاند با کاتیونهای فوق در متانول و درصدهای مختلف وزنی متانول - آب تعیین گردید. ثابتهای پایداری با استفاده از روش حداقل مربعاتی غیر خطی (nonlinear regression) و با استفاده از معادلات مناسب در هر مورد محاسبه شده اند. در بین کاتیونهای قلیائی، بیشترین ثابت پایداری مربوط به یون پتاسیم و کمترین آن مربوط به یون سدیم می باشد. در بین کاتیونهای قلیائی خاکی بیشترین ثابت پایداری مربوط به یون باریم و کمترین آن مربوط به یون کلسیم است . روند تغییرات ثابت پایداری در مورد کاتیونهای قلیائی به صورت k+>rb+>cs+>na+ و در مورد کاتیونهای قلیائی خاکی به صورت ba 2+>sr 2+ > ca 2+ می باشد. با افزایش درصد آب این روند به قوت خود باقی می ماند، لیکن در بین کاتیونهای قلیائی ثابت پایداری کمپلکس سدیم و در بین کاتیونهای قلیائی خاکی ثابت پایداری کمپلکس یون کلسیم کاهش بیشتری را نشان می دهند. به طوری که در مخلوط هایی با مقدار آب بیش از 50 درصد تغییرات شدت فلورسانس بسیار ناچیز و عملا" تعیین ثابت پایداری غیر ممکن می گردد. واکنش تشکیل کمپلکس کاتیونهای فوق با کریپتند (2،2،2) در متانول خالص به روش اسپکتروفلورومتری رقابتی با probe تالیم (i) نیز مورد مطالعه قرار گرفت . روند تغییرات ثابت پایداری در مورد کمپلکس کاتیونهای قلیائی با لیگاند فوق به صورت k+>rb+>na+ و در مورد کمپلکس کاتیونهای قلیائی خاکی به صورت ba2+>sr2+>ca2+ می باشد.