دانشگاه تربیت مدرس پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر 2588-5316 9 1 2025 03 21 Copper ion monitoring sensor using Fe3O4@SiO2 nanoparticles functionalized with polymer dendrimer سنسور پایش یون مس با بکارگیری نانوذرات Fe3O4@SiO2 عامل دار شده با دندریمر پلیمر 17 27 28128 FA مجید قهرمان افشار گروه پژوهشی شیمی و فرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران 0000-0002-6208-0654 مهرداد زرآبادی پور گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران مجید سلیمانی گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران Journal Article 2025 07 03 Research subject: In the present study, Fe3O4@SiO2 nanoparticles functionalized with polymer dendrimer molecules are synthesized by the Stöber method. The synthesized nanostructure is applied as a recognition element in the structure of a carbon paste electrode for monitoring copper ions from aqueous solutions and real samples of the cooling tower of a thermal power plant. One of the main applications of this sensor is as a key condition monitoring method for measuring copper ions in industrial cooling towers. Research approach: The surface chemistry, particle size, and morphology of the synthesized nanoparticles are evaluated using transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, vibrating sample magnetometer, thermal weighing analysis, and energy dispersive X-ray spectroscopy. In order to optimize the performance of the copper ion monitoring sensor, parameters such as graphite percentage, paraffin, and detector composition are evaluated. Main results: The highest sensor response is achieved at 75% graphite, 20% paraffin, and 5% nanostructure percentage. The behavior of copper ions is investigated using cyclic voltammetry, and an oxidation peak is obtained at 0.2 V region for copper oxidation. The obtained sensor has a detection limit of 10-5 M and a linear range of 0.1-1 mM in differential pulse voltammetry. The proposed sensor is capable of application in real complex samples, such as a power plant cooling tower water. The results of the presented method are in agreement with the atomic absorption reference techniques. The proposed method is able to measure copper ions in a cooling tower sample with high accuracy and precision. موضوع تحقیق: در پژوهش حاضر نانوذرات Fe3O4@SiO2 عاملدارشده با مولکولهای دندریمر پلیمر به روش اشتوبر سنتز شدند. نانوساختار سنتزشده به‌عنوان ترکیب شناساگر در ساختار الکترود خمیر کربن برای پایش یونهای مس از محلولهای آبی و نمونه حقیقی آب برج خنک‌کن نیروگاه حرارتی مورد استفاده قرار گرفت. از کاربردهای اصلی این حسگر می‌توان به‌عنوان روش پایش وضعیت کلیدی برای سنجش یونهای مس در برج‌های خنک‌کن صنایع اشاره کرد. روش تحقیق: شیمی سطح، اندازه ذرات و مورفولوژی نانوذرات سنتزی با به‌کارگیری آزمونهای میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه ایکس، طیفسنجی فروسرخ تبدیل فوریه، مغناطیسسنج نمونه مرتعش، آزمون توزین حرارتی و پراش انرژی اشعه ایکس مورد ارزیابی قرار گرفتند. به‌منظور بهینه‌سازی عملکرد حسگر پایش یونهای مس پارامترهایی از قبیل درصد گرافیت، پارافین، و ترکیب شناساگر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج اصلی: بالاترین پاسخ حسگر در 75% گرافیت، 20% پارافین و 5% درصد نانوساختار حاصل شد. رفتار یون مس با استفاده روش ولتامتری چرخه‌ای مورد بررسی قرار گرفت و قله اکسایش در ناحیه V 0/2 برای اکسایش مس به‌دست آمد. حسگر به‌دست‌آمده دارای حد تشخیص M 10-5 و دامنه خطیmM 0/1-1 در روش ولتامتری پالس تفاضلی است. حسگر پیشنهادی قابلیت کاربرد در نمونه‌های پیچیده حقیقی نظیر آب برج خنک‌کن نیروگاه‌ها را دارد که نتایج این روش در تطابق با روش مرجع جذب اتمی است. روش پیشنهادی قادر است یونهای مس را در نمونه آب برج خنک‌کن با دقت و صحت بسیار بالا سنجش کند..

https://arcpe.modares.ac.ir/article_28128_528559760de976ac94d5237046a7f9fe.pdf