هدف از این پروژه سنتز ترکیب مزوحفره sba-16در اندازه نانو با استفاده از سیلیس استخراج شده از ساقه ی نی و به کارگیری آن به عنوان بستر کاتالیتیکی جهت اندازه گیری الکتروشیمیایی هیدروژن پراکسید و الکتروکاتالیز اکسایش هیدرازین می باشد.مواد مزوحفره به دلیل موفقیت آنها در زمینه های فناوری نانو، حسگرها و کاتالیست های ناهمگن توجه فوق العاده ای را جذب کرده اند. پودر سیلیس خالص از منبع محیطی و ارزان قیمت خاکستر ساقه نی تهیه شد. سپس نانوذرات ترکیب مزوحفره سیلیکاتی sba-16 با استفاده از روش هیدروترمال تحت شرایط اسیدی ملایم سنتز شد. خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیب مزوحفره سیلیکاتی sba-16 شامل: مساحت سطح، توزیع اندازه حفرات، حجم حفرات، ترکیب شیمیایی و اندازهبلوری با استفاده از روشهای مختلف شامل: پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونروبشی ((sem، میکروسکوپ الکترون عبوری (tem)، همدمای جذب-واجذب نیتروژن (bet/bjh) و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ft-ir)مورد مطالعه قرار گرفت. الکترود اصلاح شده بر اساس اصلاح خمیر کربن با ترکیب مزوحفره سیلیکاتی sba-16دوپ شده با نقره تهیه شد. الکترود اصلاح شده برای بررسی کاهش الکتروشیمیایی هیدروژن پراکسید با استفاده از روشهای ولتامتری چرخه ای و آمپرومتری مورد استفاده قرار گرفت. در روش ولتامتری چرخه ای الکترود اصلاح شده در مقایسه با الکترود خمیر کربن ساده جریان کاهشی بالاتری نشان داد. اندازه گیری هیدروژن پراکسید با استفاده از این الکترود در محدوده خطی mm8تا ?m20 و حد تشخیص?m95/2 با نسبت علامت به نوفه 3 و زمان پاسخگویی s2 با روش آمپرومتریانجام شد. در ادامه الکتروکاتالیز اکسایش و اندازه گیریهیدرازینبا استفاده از روشهای ولتامتری چرخه ای و آمپرومتری مورد مطالعه قرار گرفت.تعیین هیدرازین با استفاده از این الکترود اصلاح شده در محدوده خطی mm 5? تا ?m 15و حد تشخیص?m ?? با روش ولتامتری چرخه ای و در محدوده خطی mm 85/0 تا ?m6 و حد تشخیص?m5/1 با روشآمپرومتری هیدرودینامیک انجام شد.

در این پروژه هدف ساخت حسگرهای نوری یونی می باشد. حسگرهای نوری یونی(حسگرهای نوری انتخابگر یون) دسته ای از حسگرهای نوری هستند که برای اندازه گیری گونه های مختلف کاتیونی و آنیونی در حلال های آبی و آلی به کار می روند. انتخاب نوع بستر جهت تثبیت شناساگر تاثیر زیادی روی کارایی حسگر دارد. در این راستا از پلیمرهای گوناگونی مانند پلی وینیل کلراید (pvc) ، نافیون، سولوز، پلی اورتان(pu) و شیشه سل-ژل و ... استفاده می شود. هدف از اجرای این پایان نامه عبارت است از: - شناسایی شناساگرهای ویژه ای که بتوانند به طور اختصاصی با عناصری از قبیل کلسیم، روی و ... واکنش دهند - ساخت حسگرهای نوری بر اساس تثبیت فیزیکی شناساگر بر روی یک بستر سلولز استات - ساخت حسگرهای نوری بر اساس فرایند سل-ژل - بررسی و بهینه سازی پارامترهای موثر بر ساختار و پاسخ حسگرها از قبیل برگشت پذیری، تکرارپذیری، طول عمر حسگر و ... - استفاده از تکنیکهای sem یا afm جهت بررسی سطح غشاء

گوگرد یکی از مواد نا مطلوب در ترکیبات نفتی است که به دلیل تبدیل به اکسیدهای گوگردی، که یکی از منابع اصلی باران های اسیدی و آلودگی هوا می باشد، توجه زیادی را در سطح جهانی به خود جلب کرده است [24]. گوگرد سبب مسمومیت کاتالیزورهای گران قیمت واحدهای مختلف صنعتی شده و باعث کاهش بسیار شدید و یا حتی از بین رفتن کامل فعالیت آن ها می گردد [25]. مولکول های دارای سولفور در نفت خام و برش های نفتی عمدتاٌ شامل دی سولفید هیدروژن، مرکاپتان ها، تیوفن ها و آلکیل تیوفن ها هستند. در پالایشگاه نفت با استفاده از روش سولفورزدایی هیدروژنی در شرایط عملیاتی سخت (200 تا 500 درجه ی سانتیگراد و فشار 30 تا bar60) غلظت سولفور موجود در برش های نفتی (بنزین، نفت سفید، ...) را کاهش می دهند. غلظت سولفور در ابتدا در حدود 10000 تا ppm 15000 است که بعد از فرآیند سولفورزدایی هیدروژنی به کمتر از ppm 10 کاهش می یابد. اما در طول این فرایند، وقتی غلظت سولفور به حدود 300 تا ppm 500 می رسد مشکلات عدیده ای به وجود می آید. زیرا در این محدوده ی غلظتی، منبع اصلی آلودگی سولفور ترکیبات تیوفنی واجد گروه های آلکیل یا فنیل می باشند که، به دلیل در گیر بودن اتم سولفور در حلقه ی آروماتیک تیوفنی و ممانعت فضایی ایجاد شده توسط شاخه ی آلکیلی، مقاومت بسیار زیادی در برابر فرآیند سولفورزدایی هیدروژنی از خود نشان می دهند. این مقاومت، شرایط فرآیند سولفورزدایی هیدروژنی را از لحاظ فشار و دما سخت تر کرده و هزینه ی آن را افزایش می دهد. این موضوع باعث شده سولفورزدایی در دو مرحله انجام شود که در مرحله ی اول غلظت سولفور به حدود 300 تا ppm 500 رسیده و در مرحله ی دوم با روش سولفورزدایی هیدروژنی عمیق غلظت سولفور به کمتر از ppm10 کاهش می یابد ولی، شرایط واکنش همچنان هزینه بر و سخت است [27،26]. به دلیل این مشکلات، روش های جایگزین متعددی که بتوانند در شرایطی ملایم تر، کم هزینه تر و کم خطرتر غلظت سولفور را به کمتر از ppm 10 کاهش دهند مورد توجه و مطالعه قرار گرفته اند [31-28]. از آنجایی که نفت سفید از تقطیر نفت خام تولید می شود بنابراین ترکیبات گوگردی موجود در نفت خام در این محصول هم وجود دارد. به علت مشکلاتی که ترکیبات گوگردی موجود در نفت سفید ایجاد می کنند، جداسازی این ترکیبات از آن ضروری می باشد. گوگرد در حین سوختن تبدیل به so2و so3شده که در صورت سرد شدن روی جداره دستگاه ها می نشیند و با تشکیل اسید سولفوریک باعث خوردگی می شود. تکنولوژی شیرین سازی و یا گوگردزدایی نفت سفید و دیگر محصولات نفت به نوع ترکیبات گوگردی که در آن ها وجود دارد، بستگی دارد. پنج فرآیند اساسی که برای شیرین سازی و یا گوگردزدایی وجود دارند عبارتند از: واکنش های اکسیداسیون ، استخراج حلال ، جذب سطحی ، کاتالیزور فلزی ، گوگردزدایی با هیدروژن [32]. در این تحقیق با اصلاح زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت با سورفکتانت و نانو ذرات اکسید مس، از آن ها به عنوان جاذب برای بررسی میزان جذب ترکیبات آلی فرار و ترکیبات گوگرد دار در نفت سفید استفاده می شود. به منظور افزایش میزان جذب، پارامتر هایی نظیر، غلظت جذب شونده، مقدار جاذب و سورفکتانت به روش gc- ms مورد بررسی قرار می شود. نتایج نشان داد که حدود 40 درصد ترکیبات آلی فرار از نفت سفید توسط زئولیت اصلاح شده جذب شدند. همچنین زئولیت کلینوپتیلولیت توسط نانوذرات اکسید مس اصلاح شد و از آن برای حذف گوگرد از نفت سفید مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که 30 درصد گوگرد از نفت سفید حذف گردید.

سیستم نورتابی شیمیایی لومینول-هیدروژن پراکسید در حضور نانو ذرات مغناطیسی cofe2o4 و cufe2o4 مطالعه شد. نتایج نشان دادند که شدت نورتابی شیمیایی در حضور نانوذرات مغناطیسی cofe2o4 افزایش می یابد اما در حضور cufe2o4 کاهش می یابد. نتایج همچنین معین نمود که شدت نورتابی این سیستم در حضور نانوذرات مغناطیسی cofe2o4 پوشش داده شده با بتا سیکلودکسترین افزایش بیشتری می یابد. شرایط آزمایش همانند غلظت لومینول، هیدروژن پراکسید، نانوذرات مغناطیسی cofe2o4 و ph با استفاده از طرح دوهلرت بهینه شدند. سیستم نورتابی شیمیایی لومینول- هیدروژن پراکسید - cofe2o4پوشش داده شده با بتا سیکلودکسترین ، برای اندازه گیری بنتازون و مونته لوکاست بکار برده شد. نتایج معین کردند که شدت نورتابی شیمیایی رابطه خطی با غلظت بنتازون در محدوده 9-10×0/8-4-10×0/1 مولار با 9991/0r2= دارد. محدوده خطی و r2 برای مونته لوکاست به ترتیب 9-10×0/5- 6-10×0/1 مولار و 99979/0 بدست آمدند. حد تشخیص برای بنتازون و مونته لوکاست به ترتیب 10-10×93/8 و 11-10×88/1 بدست آمدند.

گوگرد یکی از مواد نا مطلوب در ترکیبات نفتی است که به دلیل تبدیل به اکسیدهای گوگردی، که یکی از منابع اصلی باران های اسیدی و آلودگی هوا می باشد، توجه زیادی را در سطح جهانی به خود جلب کرده است [24]. گوگرد سبب مسمومیت کاتالیزورهای گران قیمت واحدهای مختلف صنعتی شده و باعث کاهش بسیار شدید و یا حتی از بین رفتن کامل فعالیت آن ها می گردد [25]. مولکول های دارای سولفور در نفت خام و برش های نفتی عمدتاٌ شامل دی سولفید هیدروژن، مرکاپتان ها، تیوفن ها و آلکیل تیوفن ها هستند. در پالایشگاه نفت با استفاده از روش سولفورزدایی هیدروژنی در شرایط عملیاتی سخت (200 تا 500 درجه ی سانتیگراد و فشار 30 تا bar60) غلظت سولفور موجود در برش های نفتی (بنزین، نفت سفید، ...) را کاهش می دهند. غلظت سولفور در ابتدا در حدود 10000 تا ppm 15000 است که بعد از فرآیند سولفورزدایی هیدروژنی به کمتر از ppm 10 کاهش می یابد. اما در طول این فرایند، وقتی غلظت سولفور به حدود 300 تا ppm 500 می رسد مشکلات عدیده ای به وجود می آید. زیرا در این محدوده ی غلظتی، منبع اصلی آلودگی سولفور ترکیبات تیوفنی واجد گروه های آلکیل یا فنیل می باشند که، به دلیل در گیر بودن اتم سولفور در حلقه ی آروماتیک تیوفنی و ممانعت فضایی ایجاد شده توسط شاخه ی آلکیلی، مقاومت بسیار زیادی در برابر فرآیند سولفورزدایی هیدروژنی از خود نشان می دهند. این مقاومت، شرایط فرآیند سولفورزدایی هیدروژنی را از لحاظ فشار و دما سخت تر کرده و هزینه ی آن را افزایش می دهد. این موضوع باعث شده سولفورزدایی در دو مرحله انجام شود که در مرحله ی اول غلظت سولفور به حدود 300 تا ppm 500 رسیده و در مرحله ی دوم با روش سولفورزدایی هیدروژنی عمیق غلظت سولفور به کمتر از ppm10 کاهش می یابد ولی، شرایط واکنش همچنان هزینه بر و سخت است [27،26]. به دلیل این مشکلات، روش های جایگزین متعددی که بتوانند در شرایطی ملایم تر، کم هزینه تر و کم خطرتر غلظت سولفور را به کمتر از ppm 10 کاهش دهند مورد توجه و مطالعه قرار گرفته اند [31-28]. از آنجایی که نفت سفید از تقطیر نفت خام تولید می شود بنابراین ترکیبات گوگردی موجود در نفت خام در این محصول هم وجود دارد. به علت مشکلاتی که ترکیبات گوگردی موجود در نفت سفید ایجاد می کنند، جداسازی این ترکیبات از آن ضروری می باشد. گوگرد در حین سوختن تبدیل به so2و so3شده که در صورت سرد شدن روی جداره دستگاه ها می نشیند و با تشکیل اسید سولفوریک باعث خوردگی می شود. تکنولوژی شیرین سازی و یا گوگردزدایی نفت سفید و دیگر محصولات نفت به نوع ترکیبات گوگردی که در آن ها وجود دارد، بستگی دارد. پنج فرآیند اساسی که برای شیرین سازی و یا گوگردزدایی وجود دارند عبارتند از: واکنش های اکسیداسیون ، استخراج حلال ، جذب سطحی ، کاتالیزور فلزی ، گوگردزدایی با هیدروژن [32]. در این تحقیق با اصلاح زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت با سورفکتانت و نانو ذرات اکسید مس، از آن ها به عنوان جاذب برای بررسی میزان جذب ترکیبات آلی فرار و ترکیبات گوگرد دار در نفت سفید استفاده می شود. به منظور افزایش میزان جذب، پارامتر هایی نظیر، غلظت جذب شونده، مقدار جاذب و سورفکتانت به روش gc- ms مورد بررسی قرار می شود. نتایج نشان داد که حدود 40 درصد ترکیبات آلی فرار از نفت سفید توسط زئولیت اصلاح شده جذب شدند. همچنین زئولیت کلینوپتیلولیت توسط نانوذرات اکسید مس اصلاح شد و از آن برای حذف گوگرد از نفت سفید مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که 30 درصد گوگرد از نفت سفید حذف گردید.

زئولیت p متعلق به خانواده گیسموندین بوده که به دلیل داشتن کانالهایی با اندازه متغیر دارای انعطاف پذیرترین چارچوب در بین زئولیتها است. اصلاح زئولیتها با یونهای فلزی می تواند باعث افزایش فعالیت کاتالیزوری آنها شود. اصلاح زئولیت p با بیسموت اکسی کلرید که دارای خواص منحصر به فرد الکتریکی، مغناطیسی، نوری و کاتالیزوری است می تواند در گسترش استفاده از آن در مصارف گوناگون موثر باشد. این پروژه در پنج قسمت انجام شد. در قسمت اول، به سنتز زئولیت p حاوی بیسموت (bi-zp) پرداخته و انتقال فاز آن از آنالسیم در حضور این فلز مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا، از روش گرمادهی معمولی در دمای °c 160 و به مدت 6 روز استفاده شد. سپس bi-zp مورد شناسایی قرار گرفت و حضور بیسموت در چارچوب زئولیت p با فنون طیف سنجی فرابنفش– مرئی انعکاسی و رامان مورد تأیید قرار گرفت. در قسمت دوم، به سنتز و شناسایی biocl پرداخته و از آن به عنوان پیش ماده در سنتز زئولیت p اصلاح شده با بیسموت استفاده شد. در این راستا، از گرمادهی معمولی همراه شده با ریزموج جهت کاهش زمان واکنش از 6 روز به یک روز استفاده شد. نتایج نشان دادند که اعمال گرمادهی معمولی پس از پرتودهی ریزموج برای تبدیل ژل به bi-zp ضروری است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ضخامت میانگین نانو فلس های biocl را در حدود nm 45 نشان می دهد. همچنین طرحی برای چارچوب bi-zp پیشنهاد شد. در قسمت سوم، از روش گرمادهی همراه شده با ریزموج برای مطالعه مکانیسم سنتز زئولیت آنالسیم استفاده شد. در این راستا از طاق ساز آلی زیستی سدیم کربوکسی متیل سلولز برای مطالعه دقیق تر حد واسطهای درگیر در مراحل سنتزی استفاده شد. نتایج نشان دادند که با اعمال h 1 پرتودهی ریزموج و h 24 گرمادهی معمولی می توان به بلورهای بیست وجهی کامل آنالسیم دست یافت. چنین ریخت شناسی را می توان در فرآیندهای کنترل شده با ترمودینامیک مشاهده کرد. با توقف واکنش در فواصل زمانی مختلف و مطالعه نمونه های جمع آوری شده با فنون پراش پرتو x و میکروسکوپ الکترونی روبشی می توان پی برد که مکانیسم رشد بلور از روش رسیدن استوالد پیروی نمی کند بلکه از روش رشد بلور معکوس تبعیت می کند. در قسمت چهارم، جهت سنتز نانو زئولیت p اثر زماندهی ژل در دمای اتاق برای دو ترکیب ژل آغازین متفاوت مورد مطالعه قرار گرفت. سنتز به روش گرمادهی معمولی منجر به تشکیل مخلوط فازهای آنالسیم و زئولیت p شد. به همین دلیل برای خالص سازی فاز زئولیت p و همچنین کوچکتر شدن اندازه بلورهای حاصل از روش زماندهی در دمای اتاق استفاده شد. نتایج نشان دادند که زماندهی ژل، تمایل به سمت تشکیل میکرو سودالیت در دو ریخت شناسی متفاوت و نانو سودالیت با بازده بالا را افزایش داده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ساختارهای نانو را برای بلورهای میکرو سودالیت کلاف مانند و کلم مانند نشان دادند و همچنین ابعاد نانو بلورهای سودالیت بدین وسیله nm 40-30 اندازه گیری شد. در قسمت پایانی، از کلیه نتایج حاصل از پرتودهی ریزموج، به کار گیری طاق ساز آلی، مطالعات مکانیسمی رشد بلور و دمای زماندهی ژل در سنتز نانو زئولیت p استفاده شد. در این راستا، از بنزیل دی متیل فنیل آمونیوم برمید به عنوان طاق ساز آلی، توان ها و زمان های متفاوت پرتودهی ریزموج و زماندهی ژل در دمای پایین در سنتز نانو زئولیت p به روش گرمادهی معمولی همراه شده با ریزموج در دمای پایین استفاده شد. نتایج نشان دادند که مرحله کلیدی در سنتز نانو زئولیت p، مرحله حد فاصل بین پرتو دهی ریزموج و تیمار گرمادهی معمولی است. در ابتدا، با روش پرتودهی ریزموج جمعیت هسته های کوچکتر را افزایش داده، سپس با زماندهی ژل در دمای °c 4 قبل از گرمادهی معمولی هسته ها را درحالت غیر فعال نگه داشته و بنابراین از رشد بلور کاسته شده است. بدین ترتیب می توان به لحظات آغازین تولد زئولیت p یعنی مرحله ای که هنوز بلورها کوچک هستند نزدیک شد و می توان سنتز را در همین مرحله متوقف کرد تا ذرات با اندازه مورد نظر حاصل شود. به علاوه، پرتودهی ریزموج با توان پایین (w100) به مدت h 1 و زماندهی در دمای پایین به مدت min 15 قبل از گرمادهی معمولی در °c 100 به مدت h 5/1 به تشکیل نانو بلورهای p به ابعاد nm 40-20 منجر شد. علاوه بر این، مخلوط فازهای نانو کنکرینیت ( nm80-40) و زئولیت p پس از min30 پرتودهی ریزموج با توان بالا (w1000) قبل از h 1 پرتودهی ریزموج با توان پایین ( w100)، مشاهده شد.

در این تحقیق طیف سنجی uv-vis برای بررسی واکنش نوسانی brمورد استفاده قرار گرفته است. تاثیر غلظت اجزا و برخی گونه های خارجی مانند کاتیون های فلزی، آنیون های معدنی و بعضی ترکیبات آلی بر رفتار این سیستم نوسانی مورد مطالعه قرار گرفت.

اسپکتروسکوپی 27al nmr ابزاری توانمند برای مطالعه کوئوردیناسیون و حلال پوشی در محلولهای آبی و نا آبی است. ماهیت کمپلکسهای آلومینات حاضر در سه سیستم حلالی آب / استون، متانول / استون و اسید سولفوریک / متانول / استون، مورد مطالعه قرار گرفت. نسبتهای مولی متفاوتی از حلالها در هرکدام از سیستمهای حلالی تهیه و توسط تکنیکهای اسپکتروسکوپی nmr، uv-vis و ir بررسی شد. در سیستم حلالی آب / استون با افزایش میزان استون محصول واکنش کمتر شده و در یک نسبت مولی خاص با گذشت زمان افزایش می یابد. محصول واکنش که یک دی استون الکل می باشد طی یک واکنش تراکم آلدولی ساده به وجود می آید که توسط طیفهای 1h nmr و13c nmr تأیید شد. در سیستم حلالی متانول / استون ، گونه های حاوی متانول شناسایی شدند ولی پیکهای استونی در خط زمینه در طیف 27al nmr محو شدند. برای رفع مشکل با افزودن اسید ناحیه جابجایی شیمیایی از تتراهدرال به اکتاهدرال تغییر یافت. در محلولهای مادر سیستم حلالی اسیدسولفوریک / متانول / استون کمپلکهایی از مخلوط حلالها از قبیل [alcln(meoh)6-n]3-n و[al(h2o)6-x(so4)x](3-2x)+ شناسایی شدند که با افزایش غلظت اسید بر شدت کمپلکسهای حاوی سولفات افزوده شده است. در مطالعه حاضر، کمپلکسهای هشت وجهی با فرمول کلی[al (ch3oh)6-n (ch3coch3)n ]3+ که n در آن برابر با 1، 2 و 3 می باشد در محلولهای اسیدی – متانولی – استونی، مورد شناسایی قرار گرفتند. شدت نسبی هریک از گونه ها به شدت تحت تأثیر نسبت مولی متانول : استون می باشد.