ساخت يك حسگر زيستي الكتروشيميايي بر پايه DNA G-quaduplex/polyaniline جهت اندازه‌گيري يون پتاسيم و سنتز چندوجهي كبالت-نيكل-سلنيد توخالي مشتق شده از ZIF-67 براي ابرخازن‌هاي با كارايي بالا

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

در پژوهش اول، يك آپتاحسگر الكتروشيميايي براي شناسايي يون پتاسيم با استفاده از روش طيف‌نگاري امپدانس الكتروشيميايي گسترش يافته است. در ابتدا پوشش پلي‌آنيلين بر روي يك الكترود كربن شيشه‌اي الكتروسنتز شد. سپس آپتامر پتاسيم گزين [G3(T2AG3)3] از طريق نيروي الكتروستاتيك بين پلي‌آنيلين و آپتامر جذب سطحي شد. در حضور يون پتاسيم، DNA تك رشته‌اي به پيكربندي G-quadruplex تبديل مي‌شود كه مانند يك سد در برابر انتقال الكترون در سطح الكترود كربن شيشه‌اي عمل مي‌كند. تصويرهاي ميكروسكوپ نيروي اتمي و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني براي ارزيابي ريخت‌شناسي سطح در هر مرحله از ساخت استفاده شد. به منظور بهبود عملكرد آپتاحسگر، پارامترهاي تأثيرگذار بهينه شدند. با افزايش غلظت يون پتاسيم، مقاومت انتقال بار (Rct) آپتامر افزايش يافت و منحنيΔRct برحسب لگاريتم غلظت يون پتاسيم، در محدوده وسيع از 10 پيكومولار تا 60 ميكرومولار با حد تشخيص پايين 7/3 پيكومولار خطي به دست آمد. ساير يونهاي فلزي مانند سديم، كلسيم، منيزيم، روي، مس (II)، آهن (III) و نيكل (II) در تشخيص يون پتاسيم، مزاحمت قابل ملاحظه‌اي نداشتند. درنهايت آپتاحسگر پيشنهادي براي تعيين يون پتاسيم در نمونه‌هاي حقيقي مانند آب، سرم، ادرار و ميوه به كار برده شد. در پژوهش دوم، يك چندوجهي كبالت-نيكل-سلنيد توخالي مشتق شده از ZIF-67 براي ابرخازن‌هاي با كارايي بالا سنتز شد. در ابتدا ZIF-67 در دماي 650 درجه سانتي‌گراد كلسينه شد و سپس با استفاده از تانيك اسيد اصلاح شد تا ZIF-67 توخالي با مساحت سطح بزرگ‌تر توليد شود. سپس ZIF-67 توخالي با نيكل-سلنيداصلاح شد تا كبالت-نيكل-سلنيد توخالي توليد شود. جهت ارزيابي كبالت-نيكل-سلنيد توخالي، تصويرهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني و آناليزهاي پراكندگي انرژي پرتو ايكس، پراش پرتو ايكس و اندازه‌گيري سطح ويژه استفاده شد. به منظور مطالعات الكتروشيميايي از روش‌هاي ولتامتري چرخه‌اي، كرونوپتانسيومتري و طيف‌نگاري امپدانس الكتروشيميايي استفاده شد. الكترود ساخته شده از كبالت-نيكل-سلنيد توخالي، ظرفيت ويژه بالاي F/g 2515 در دانسيته جريان A/g 1 و قابليت سرعت پذيري 2/59 درصد حفظ ظرفيت اوليه در دانسيته جريان A/g 10 را نشان داد. علاوه بر اين، 4/91 درصد ظرفيت بعد از گذر 3000 چرخه شارژ و دشارژ در دانسيته جريان A/g 5 حفظ شد. ابرخازن هيبريدي كبالت-نيكل-سلنيد توخالي//كربن فعال (H-Co-Ni-Se//AC) با استفاده از كبالت-نيكل-سلنيد توخالي به عنوان الكترود مثبت و كربن فعال به عنوان الكترود منفي ساخته شد كه دانسيته انرژي و توان بالاي به ترتيب Wh/kg 9/81 و W/kg 900 را ارائه داد. اين تحقيق تأييد مي‌كند كه كبالت-نيكل-سلنيد توخالي مي‌تواند به عنوان يك ابرخازن با عملكرد بالا عمل كند.

211021

شيمي تجزيه

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

بهزاد رضائي

محمد سراجي، اسماعيل حيدري بفروئي

علي اصغر انصافي