توسعه یک حسگر ولتامتری برای اندازه‌گیری هیدرازین با استفاده از الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت چارچوب آلی-فلزی دوبعدی برپایه کبالت/نانوذرات پالادیوم
محورهای موضوعی : کاربرد نانوساختارهازهرا دوراندیش 1 , ایران شیخ شعاعی 2
1 - گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
2 - گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
کلید واژه: هیدرازین, الکترود اصلاح‌شده, نانوکامپوزیت چارچوب آلی-فلزی بر پایه کبالت/نانوذرات پالادیم, ولتامتری.,
چکیده مقاله :
در این کار، ابتد نانوکامپوزیت چارچوب آلی-فلزی دوبعدی برپایه کبالت/نانوذرات پالادیوم با موفقیت سنتز شد. نانو کامپوزیت سنتز شده با روش‌های مختلفی از جمله تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FE-SEM)، آنالیز میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)، طیف‌سنجی پراکندگی انرژی پرتوی ایکس(EDS) و الگوی پراش پرتوی ایکس(XRD) مورد بررسی و تایید قرار گرفت. سپس یک حسگر الکتروشیمیایی بر پایه الکترودکربن شیشه‌ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت چارچوب آلی-فلزی دوبعدی برپایه کبالت/نانوذرات پالادیوم جهت اندازه گیری هیدرازین طراحی و ساخته شد. مساحت سطح بالا و مکان‌های انتقال الکترون از چارچوب آلی-فلزی دوبعدی برپایه کبالت و رسانایی نانوذرات پالادیوم یک حسگر الکتروشیمیایی حساس برای آنالیز هیدرازین فراهم کرد. روش های ولتامتری چرخه‌ای، ولتامتری پالس تفاضلی و کرونوآمپرومتری برای مطالعه رفتار الکتروشیمیایی هیدرازین در سطح الکترود ساخته شده استفاده شد. در شرایط آزمایشگاهی، حسگر طراحی شده محدوده غلظتی خطی از 04/0 تا 0/560 میکرومولار با حدتشخیض 01/0 میکرومولار را برای تشخیص هیدرازین نشان داد. کاربرد حسگر پیشنهادی برای تشخیص هیدرازین در نمونه های آب آشامیدنی و آب رودخانه با نتایج رضایت بخشی مورد ارزیابی قرار گرفت.
This work successfully synthesized a two-dimensional Co-metal organic framework/palladium nanoparticles nanocomposite. The synthesized nanocomposite was investigated and confirmed by various methods such as field emission scanning electron microscope(FE-SEM), transmission electron microscope(TEM) analysis, X-ray energy dispersive spectroscopy(EDS), and X-ray diffraction pattern(XRD). Then, an electrochemical sensor based on a glassy carbon electrode modified with a two-dimensional Co-metal organic framework/palladium nanoparticles nanocomposite was designed and fabricated to measure hydrazine. The large surface area, the electron transfers sites of the Co-metal organic framework, and the conductivity of Pd nanoparticles provide a sensitive electrochemical sensor for the analysis of hydrazine. Cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry, and chronoamperometry techniques were applied to study the electrochemical behavior of hydrazine at the fabricated electrode. Under experimental conditions, the designed sensor displayed the linear concentration range from 0.04 to 560.0 µM with a limit of detection of 0.01 µM for the detection of hydrazine. The applicability of the proposed sensor for hydrazine detection in tap water and river water samples was evaluated with satisfactory results.
1. J. E. Troyan, Ind. Eng. Chem.45, 2608 (1953)
2. M. Vogel, A. Büldt, U. Karst, J. Anal. Chem. 366, 781 (2000)
3. M. C. Nguyen, N. H. USAF, J. A. Chenoweth, M. C. Bebarta, V. S. USAF, T. E. Albertson, M. C. Nowadly, C. D. USAF, Military Med. 186, e319 (2021)
4. A. M. Ali, O. Qreshah, A. A. Ismail, F. A. Harraz, H. Algarni, M. A. Assiri, M. Faisal, W. S. Chiu, Int. J. Electrochem. Sci. 14, 1461 (2019)
5. P. S. Spencer, G. E. Kisby, Chem. Res. Toxicol. 34, 1953 (2021)
6. M. Vogel, A. Büldt, U. Karst, J. Anal. Chem. 366, 781 (2000)
7. P. Biddle, J.H. Miles, J. Inorg. Nucl. Chem.30, 1291 (1968)
8. G. D. George, J. T. Stewart, Anal. Lett. 23(8), 1417 (1990)
9. J. A. Oh, J. H. Park, H. S. Shin, Anal. Chim. Acta 769, 79-83 (2013)
10. W. C. Yang, A. M. Yu, Y. Q. Dai, H. Y. Chen, Anal. lett.33, 3343 (2000)
11. J. Lv, Y. Huang, Z. Zhang, Anal. Lett. 34, 1323 (2001)
12. H. X. Zhang, A. M. Cao, J. S. Hu, L. J. Wan, S. T. Lee, Anal. Chem.78, 1967 (2006)
13. T. R. Dadamos, M. F. Teixeira, Electrochim. Acta 54, 4552 (2009)
14. T. R. Dadamos, M. F. Teixeira, Electrochim. Acta 54, 4552 (2009)
15. B. Fang, C. Zhang, W. Zhang, G. Wang, Electrochim. Acta 55, 178 (2009)
16. J. Wang, Electroanalysis 3, 255 (1991)
17. G. March, T. D. Nguyen, B. Piro, Biosensors 5, 241 (2015)
18. S. Kempahanumakkagari, A. Deep, K. H. Kim, S. K. Kailasa, H. O. Yoon, Biosens. Bioelectron. 95, 106 (2017)
19. W. Cheng, X.Tang, Y. Zhang, D. Wu, W. Yang, Trends Food Sci. Technol. 112, 268 (2021)
20. G. R. Xu, Z. H. An, K. Xu, Q. Liu, R. Das, H. L. Zhao, Coord. Chem. Rev. 427, 213554 (2021)
21. J. Liu, D. Wu, N. Zhu, Y. Wu, G. Li, Trends Food Sci. Technol. 109, 413 (2021)
22. N. Kajal, V. Singh, R. Gupta, S. Gautam, Environ. Res. 204, 112320 (2022)
23. M. V. Varsha, G. Nageswaran, J. Electrochem. Soc. 167, 136502 (2020)
24. F. Su, S. Zhang, H. Ji, H. Zhao, J. Y. Tian, C. S. Liu, M. Du, Acs Sens. 2, 998 (2017)
25. Y. Shu, Y. Yan, J. Chen, Q. Xu, H. Pang, X. Hu, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 22342 (2017)
26. J. Sun, X. Yu, S. Zhao, H. Chen, K. Tao, L. Han, Inorg. Chem. 59, 11385 (2020)
27. S. Gutiérrez-Tarriño, J.L. Olloqui-Sariego, J. J. Calvente, G. M. Espallargas, F. Rey, A. Corma, P. Oña-Burgos. J. Am. Chem. Soc. 142, 19198 (2020)