حسگر هیدروژن پراکسید بر پایه نانوساختار Ag/TiO2

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهدی سیمیاری
• فرامرز صفری

گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه امام علی (ع)، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، برای تشخیص هیدروژن پراکسید به روش رنگ‌سنجی نانوکامپوزیت تیتانیم دی‌اکسید و نانوذرات نقره بکار رفت و عملکرد این دو مورد مقایسه قرار گرفت. برای سنتز نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید از روش تخلیه الکتریکی در محیط مایع استفاده شد و سنتز نانوذرات نقره و اضافه نمودن نقره به تیتانیم دی‌اکسید به روش احیای شیمیایی نیترات نقره انجام گرفت. ترکیبات بدست آمده توسط واکاوی‌های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مشخصه‌یابی گردیدند. واکاوی پراش پرتو ایکس نشان دهنده تشکیل تیتانیم دی‌اکسید با ساختار روتایل و نقره به صورت فلزی بود که بر طبق رابطه شرر اندازه متوسط دانه‌ها در نمونه تیتانیم دی‌اکسید nm 5 و در نمونه‌ تیتانیم دی‌اکسید/نقره nm 10 بود. متوسط اندازه ذرات بدست آمده برای نانوکامپوزیت تیتانیم دی‌اکسید/نقره در تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی nm 32 و در تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری nm 5 بود. برای تشخیص میزان غلظت هیدروژن پراکسید از تغییرات شدت بیشینه‌ جذب نوری ترکیبات در محدوده‌ طول موج nm 300-600 با اندازه‌گیری توسط دستگاه طیف‌سنج مرئی- فرابنفش انجام شد. نمونه‌های تیتانیم دی‌اکسید/نقره و نقره هر دو در بازه‌ غلظت μM 20-100 از هیدروژن پراکسید تغییر رنگ قابل مشاهده داشتند. در این روش با توجه به این که افزایش تغییرات شدت بیشینه جذب در یک بازه‌ ثابت از تغییرات غلظت موجب افزایش میزان حساسیت حسگر می‌شود پاسخ‌دهی نمونه‌ تیتانیم دی‌اکسید/نقره در بازه‌ ثابت μM 20-100 از هیدروژن پراکسید نسبت به نمونه نقره دو برابر بوده و حساسیت بیشتری ایجاد کرد. همچنین با کاهش میزان نقره در نمونه‌ کامپوزیت نشان داده شد که با حفظ میزان حساسیت می‌توان برای بازه‌ μM 20-40 مقدار نقره مصرفی را به یک سوم کاهش داد.

کلیدواژه‌ها

• نانوساختار تیتانیم دی‌اکسید
• نانوذرات نقره
• تشخیص هیدروژن پراکسید
• رنگ‌سنجی

20.1001.1.20086156.1400.13.48.5.3

---

مراجع

• Guan, X. Yuan, Z. Wu, L. Jiang, Y. Li, G. Zeng, Chemical Engineering Journal, 339, 2018, 519.
• Czyzewska, A. Trusek, Polish Journal of Chemical Technology, 20, 2018, 39.
• Mamaye, Z. Kiflie, S. Feleke, A. Yimam, Sugar Tech, 22, 2020, 706.
• Kaushal, S. Mehandia, G. Singh, A. Raina, S.K. Arya, Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 16, 2018, 192.
• Fan, P.L. Burn, P.E. Shaw, RSC Advances, 9, 2019, 7032.
• Gokdere, A. Uzer, S. Durmazel, E. Ercag, R. Apak, Talanta, 202, 2019, 402.
• P. Ricci, O.J. Gregory, IEEE Sensors Journal, 20, 2020, 14058.
• Fan, J. Lai, P.L. Burn, P. Shaw, ACS Sens, 4, 2019, 134.
• Chen, T. Lin, J. Huang, Y. Chen, L. Guo, F. Fu, Analytical Methods, 10, 2018, 504.
• Y. Ko, Y.S. Chen, M.S. Li, J.Y. Lai, K.J. Lin, Electroanalysis, 31, 2019, 797.
• Derbali, A. Othmani, S. Kouass, F. Touati, H. Dhaouadi, Materials Research Bulletin, 125, 2020.
• Paulraj, A. Umar, K. Rajendran, A. Manikandan, R. Kumar, E. Manikandan, K. Pandian, M.H. Mahnashi, M.A. Alsaiari, A.A. Ibrahim, N. Bouropoulos, S. Baskoutas, Electrochimica Acta, 363, 2020.
• H.A. Meira, S.F. Resende, D.S. Monteiro, M.C. Pereira, L.H.C. Mattoso, R.C. Faria, A.S. Afonso, Electroanalysis, 32, 2020, 2231.
• Mirzaei, M. Behboudnia, F. Kheiri, V.A. Chianeh, H. Naeim, E. Jannatdoust, M. Sirousazar, Journal of the Electrochemical Society, 166, 2019, B1232.
• M. Khan, S.A. Ansari, J. Lee, M.H. Cho, Materials Science and Engineering:C, 33, 2013, 4692.
• Zhang, L. Li, Analytical Methods, 8, 2016, 6691.
• Wu, X. Zhao, M. Chen, H. Zhang, Z. Liu, X. Zhang, X. Zhu, Q. Liu, New Journal of Chemistry, 42, 2018, 9578.
• Ziashahabi, M. Prato, Z. Dang, R. Poursalehi, N. Naseri, Scientific Reports, 9, 2019, 11839.
• Komaraiah, E. Radha, J. Sivakumar, M.V. Ramana Reddy, R. Sayanna, Optical Materials, 108, 2020, 110401.
• Scroccarello, F. Della Pelle, G. Ferraro, E. Fratini, F. Tempera, E. Dainese, D. Compagnone, Talanta, 222, 2021, 121682.
• Alzahrani, Analytical Chemistry Insights, 12, 2017, 1.
• G. Saratale, G.D. Saratale, S.K. Cho, G. Ghodake, A. Kadam, S. Kumar, S.I. Mulla, D.-S. Kim, B.-H. Jeon, J.S. Chang, H.S. Shin, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 99, 2019, 239.
• K. Pathak, V.K. Singh, IEEE Photonics Technology Letters, 32, 2020, 465.
• Jiao, S. Gu, H. Fang, H. Yang, Plasmonics, 14, 2019, 685.
• B.R. Teodoro, F.L. Migliorini, W.A. Christinelli, D.S. Correa, Carbohydrate Polymers, 212, 2019, 235.
• Zhang, Q. Liu, Y. Liu, R. Qi, L. Zhou, Z. Li, J. Yun, R. Liu, Y. Hu, Nano, 15, 2020.
• Pan, Y. Kong, K. Chen, M. Mao, X. Wan, X. She, Q. Gao, Y. He, G. Song, Molecules, 25, 2020.
• Wang, D. Zhang, J. Wang, Mikrochim Acta, 185, 2017, 1.
• J. Lian, D. Yin, S. Zhao, X. Zhu, Q. Liu, X. Zhang, X. Zhang, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 603, 2020, 125238.