سنسور پایش یون مس با بکارگیری نانوذرات Fe3O4@SiO2 عامل دار شده با دندریمر پلیمر

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه پژوهشی شیمی و فرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران

2 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده
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..

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Copper ion monitoring sensor using Fe3O4@SiO2 nanoparticles functionalized with polymer dendrimer

نویسندگان English

Majid Ghahraman Afshar 1
Mehrdad Zarabadipour 2
Majid Soleimani 2
1 Chemistry and Process Research Department, Niroo Research Institute (NRI), Tehran, Iran
2 Chemistry Department, Faculty of Science, International Imam Khomeini University, Qazvin, Iran
چکیده English

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.
 

کلیدواژه‌ها English

Copper ion
core-shell nanoparticles
thermal power plant
cooling tower
Sensor

  • تاریخ دریافت 12 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری 08 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 09 مرداد 1404
  • تاریخ اولین انتشار 09 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار 01 فروردین 1404