شکل۳- ۴: منحنی استاندارد نسبی پاسخ الکترود اصلاح شده نسبت به غلظت های مختلف ۴۷
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول ۳-۱: اثر مزاحمت گونه های مختلف آلی و معدنی بر روی پاسخ الکترودطلای اصلاح شده ۵۴
جدول ۳-۲- اندازه گیری مقدار سم آترازین در نمونه آب آشامیدنی و پساب پالایشگاه ۵۵
چکیده
در این کارتحقیقاتی، روی سطح یک الکترود طلای خالص لایهای از نمک نیکل و کبالت قرار داده میشود و بدین طریق، الکترود اصلاح میگردد و در نهایت حسگر طلای اصلاح شده ساختهمیشود که از آن به منظور اندازه گیری سم آلوده کننده آترازین در آب وپساب ها استفاده میشود. این الکترود اصلاح شده در دمای اتاق ساخته شده است که در pH بهینه ۹ تثبیت شده توسط بافر بریتون-رابینسون و دیگر پارامترهای شیمیایی و دستگاهی قابل استفاده میباشد. در این آزمایش، از تکنیکهای ولتامتری چرخهای برای مطالعه و بررسی واکنشهای الکتروشیمی و اسکن میکروسکوپ الکترونی جهت مطالعه ساختار الکترود استفاده شده است. ساختار این حسگر، کاملاً جدید و برای اولین بار ارائه میگردد و قادر است نسبت به مقادیر بسیار کم این مواد در نمونه های حاوی آن پاسخ دهد.این الکترود در غلظت ۱۰۰ نانو مولار از سم آترازین رفتار خطی از خود نشان میدهد. حد تشخیص این الکترود ۰۰۹/۰ نانو مولار برای سم آترازین میباشد.سیگنال به نویز بالا، رنج خطی وسیع پاسخ، حساسیت بالا و گزینشپذیری مناسب این حسگر از مزیتهای منحصر به فرد آن خواهد بود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

کلید واژه : نانو حسگر،ولتامتری پالس تفاضلی، الکترود اصلاح شده، سم آترازین ،
فصل اول
کلیات تحقیق
۱-۱مقدمه
در مقدمه این فصل در مورد حسگرهای الکترو شیمیایی و حسگرهای زیستی مبتنی بر نانو لولههای کربن، فولرنها، نانو ذرات فلزیو الکترود های اصلاح شدهی یونی مایع، کمپوزیت، بحث میکند. متعاقباً، توسعه های اخیر و استراتژیهای اصلی برای افزایش عملکرد حسگری، چالشها و جنبه های توسعه های بیشتر در آینده مورد بحث قرار میگیرند. بهرهبرداری از مواد نانو و نانوذرات در تجزیهی شیمیایی به وسیله جریان برق، حوزهای از پژوهش است که به طور مداوم در حال پیشرفت است.توجه به اصلاح سطح گسترده الکترودها برای افزایش پاسخ و حساسیت آنها بسیار مهم است. حساسیت و انتخابپذیری موضوعات الزامی برای توسعهی حسگرها برای تشخیص مولکولهای بیولوژیکی مهم هستند.
۱-۲نانو لولههای کربن و فولرن ها
ویژگیهای الکترونیک دقیق نانولولههای کربن نشان می دهند که آنها دارای توانایی پیشبرد واکنشهای انتقال الکترون در زمانی که به عنوان یک الکترود در واکنشهای الکتروشیمیایی استفاده شدند، دارند. این مورد کاربرد جدیدی در اصلاح سطح الکترود برای طراحی حسگرهای الکتروشیمیایی جدید و مواد الکترو کاتالیستیک فراهم مینماید.[۱] به عنوان نوع جدیدی از مواد کربنی، نانو لولههای کربن(CNTs) دارای ویژگیهای منحصر به فردی هستند که با مواد مقیاس بندی شدهی قراردادی بسیار متفاوت میباشند. چنین ویژگیهایی شامل ساختار لولهای تعریف شده با اندازهی نانو، سطوح پایانه های قابل تغییر و دیواره های جانبی، پایداری شیمیایی عالی، فعالیت الکترو کاتالیتیک قوی و سازگاری زیستی، هستند. [۲]ساختار ویژهی سه بعدی CNT ها میتوانند منجر به بارگذاری شدید کاتالیست الکتریکی یا مادهی زیستی در زیر لایهی جامد شوند و در نهایت می توانند مطلوبیت را برای کاتالیست الکتریکی (زیستی) افزایش دهند، به عنوان مواد نانو لوله، مزایای کلیه CNT قطر کوچک آن ها و نسبت طول به قطر بزرگ ها است که به آنها اجازه میدهد تا به عنوان سیمهای مولکولی برای تسهیل انتقال الکترون بین مولکولهای زیستی و الکترود هایی با حساسیت بالا مورد استفاده قرارگیرند. این خصوصیات ویژه با کاربردهای امیدوار کنندهای در شیمی تجزیه شیمیایی به وسیله جریان برق رو بهرو میشوند و باعث میشوند CNT ها گزینههای ایده آلی برای ساختن حسگرهایی با عملکرد های بالا باشند. هم نانو لولههای کربن تک دیواره^[۱] و نانو لولههای کربن چند دیواره^[۲] به طور قابل توجهی در حسگری زیستی مورد استفاده قرار گرفتهاند.[۳,۴]
پنگ^[۳] و همکارانش نشان دادند که ویژگی های الکترونیک ذاتی نانو تیوبهای کربن حتی در زمانی که در تماس مستقیم با آب قرار دارند، تحت تأثیر قرار نمیگیرند که این موضوع به وسیله مطالعهی آب جذب شده روی نانو تیوب های کربن تک دیواره مشخص شد که بر هم کنش دافعهی بدون انتقال بار را نشان داد.[۵] این مطالعه ها راه های جدیدی برای کاربرد حسگرهای اصلاح شدهی نانو تیوب های کربن در محیط آبی آشکار ساخت. اصلاح الکترود ها با CNT ها برای پیشرفت مشهود پاسخ زیر لایه ها از مولکول های H2O3 کوچک به پروتئین های اکسایش، کاهش بزرگ، در نظر گرفته شده است. انتقال الکترون و الکترو شیمی پروتئینهای اکسایش - کاهش در CNT ها بر مبنای حسگرهای الکتروشیمی به خوبی گزارش شده است .[۶,۷] پیشرفت قابل توجه در عملکرد الکتروشیمیایی ترکیبات مهم بیو لوژیکی مانند دوپامین و اسکوربیک اسید [۸,۹]، کورستین و روتین [۱۰]،تریپتوفان معمول[۱۱]، تریوسین [۱۲]، پروکائین [۱۳] و متفورمین[۱۴] در الکترودهای اصلاح شدهی CNT ها ثبت شده اند .
الکترودهای اصلاح شدهی CNT ها برای تعیین هموگلوبین در خون بوین به کار برده شده اند. [۱۵] الکترود سریش کربن نانو تیوبهای اصلاح شدهی کربن چند دیواره (CPE / MWNT) برای مطالعهی رفتار الکتروشیمیایی برژنین مورداستفاده قرار گرفتهاست.[۱۶] الکترود اصلاح شده فعالیت الکترود کاتالیستیک عالی را در کاهش پتانسیل بیش از حدآندی و افزایش قابل توجه جریان پیک آندی برژنین در مقایسه با عملکرد الکترو شیمیایی به دست آمده در CPE نشان داد. الکترودهای قراردادی برای تعیین کتکو لامین ها، اپی نفرین (PE) و نور پینفرین (NE) به دلیل تداخل اسکوربیک اسید (AA) و اوریک اسید (UA) مناسب نیستند، که در یک نمونه ی واقعی در غلظت صد مرتبه بیشتر از EP و NE وجود دارند. این ترکیبات میتوانند به آسانی در یک پتانسیل مشابه برای EP و NE اکسید شوند و بنابراین همیشه با تشخیص EP و NE مداخله میکنند .گویال ^[۴] و همکارانش یک الکترود گرافیت پیروسیتسک اصلاح شدهی MWNT توسعه دادهاند که میتواند برای بررسی همزمان مولکول های زیستی متفاوت مورداستفاده قرارگیرند.[۱۷,۱۸] آسکوربیک اسید، دوپامین، نورپینفرین و اوریک اسید ، اوج اکسیداسیون ر ا به ترتیب در ۵۰- ، ۸۰ ، ۲۰۴ و mv 260 نشان میدهند و مانع اکسیداسیون اپینفرین نمیشوند، که به موجب آن ها تأیید میشود که این حسگر ولتامری برای اکسیداسیون اپینفرین در نمونه های پلاسما و اورهی انسانهای سیگاری و غیر سیگاری به کار برده شدهاند و نشان داده شده است که سطح اپینفرین در کسانی که سیگار می کشند بسیار بیشتر از کسانی است که سیگار نمی کشند. هیدروژن پر اکسید (H₂O₂) محصولی از واکنش های بیو لوژیکی با کاتالیست آنزیم است. تشخیص H₂O₂ نقش مهمی در صنعت غذا، حفظ محیطزیست و تشخیصهای پزشکی ایفا میکند. برای تشخیص حساسیت H2O2 ، رزگس و تکت ^[۵] از یک الکترود اصلاح شده با SWNT استفاده کردهاند، حساسیت آن به طور قابل توجهی به عامل پاشش در حلال های آلی و بارگذاری وضعیت پلیمرها وابسته بود. [۱۹] مشخص است که پاشیدگی هر دو پلیمر بسیار پایدار است اما SWNT در پاشیدگی چیتوسان، حساسیت بالایی برای H₂O₂ در مقایسه با Nafion نشان داد. آشکار ساز طلایی اصلاح شدهی نانو تیوب تک دیواره برای الکتروفورسیس میکرو چیپ مویین ساختهشده و به طور موفقیت آمیز برای تشخیص p – آمینو فنول ، o – آمینو فنول، او پامین و کاتکول مورد استفاده قرار گرفته است.[۲۰] حسگرهای زیستی گلوکز اصلاح شدهی SWNT یک محدوده ی دینامیک گستردهتر و حساسیت بیشتری را در تعیین گلوکز نشاندادند. [۲۱] راتین دروتین یک گلیکواسید فلاونوئید است دارای محدودهی وسیعی از فعالیت های فیزیولوژیکی مانند ضد اشتعال بودن، ضد تورم و ضد باکتری بودن است. الکترودهای اصلاح شدهی CNT به طور موفقیت آمیز برای تعیین روتین مورد استفاده قرار گرفتهاند. یک الکترود طلای اصلاح شده با SWNT توسط زنگ ^[۶]و همکارانش برای بررسی رفتار ولتامتری روتین ساخته شد.[۲۲] نسبت پیک جریان آندی (Epa) و کاتدی ، نشان میدهد که واکنش الکترود اغلب برگشت پذیر است. این روش برای تعیین روتین در نمونه های پزشکی به کار برده شده است. بر مبنای بر همکنش هموگلوبین با روتین، این روش نیز برای تعیین غیرمستقیم هموگلوبین به کار برده شدهاست. یک نانو کموپوزیت poly – nile blue با کربن شیشهای اصلاح شدهی SWNT توانایی الکتروکاتالیز اکسیداسیون NAPPH در یک پتانسیل بسیار کم (mv 80- درمقیاس SCE) با یک کاهش اساسی در پتانسیل اضافی به میزان بیش از mv 700 در مقایسه با GCE ، را نشان داد.[۲۳]
اصلاح الکترود گرافیت پیروسیسیک با بهره گرفتن از نانو تیوب های کربن، باعث کاهش قابل توجهی در پتانسیل پیک، حساسیت بالا، حد تشخیص پایین و حسگری ولتامتری پایدار برای امیلودیپین شده است. یک مقایسهی جامع از EPPGE اصلاح شدهی MWNT و SWNT برای اکسیداسیون امیلوپیدین، نشان دهندهی افزایش عملکرد SWNT به عنوان یک اصلاح کنندهی سطح الکترود جدید در مقایسه در MWNT است.[۲۵] تعیین همزمان پردنیزولون و پردنیزون در مایعات بدن انسان و محصولات دارویی با بهره گرفتن از ولتامتری مجدد موج (SWV) در محیط بافر فسفات با ۷.۲ pH پیشنهاد شده است.[۲۶] الکترود اصلاح شدهی SWNT خواص الکتروکاتالیست مطلوبی را برای کاهش پردینزون و پرینزولون با پتانسیل پیک تفکیک mv 100 نشان داد. نتایج تخمین کمی پرینزون و پردینولون در مایعات بیولوژیکی نیز با تخمین توسط HPLC مقایسه شدند و نتایج دارای نقاط مشترک مطلوبی بودند. یک روش ولتامتری حساس برای تعیین بتامتازون سدیم فسفات (BSP) با بهره گرفتن از EPPGE اصلاحشده با فیلم نانو کمپوزیت برمید آمونیوم SWNT – ستیل تری متیل، شرح داده شد.[۲۷] پاسخ ولتامتری بتامتازون به طور مؤثری با بهره گرفتن از سورفکتانت کاتیونی ستیل تری متیل آمونیوم برمید (CTAB) عنوان اصلاح کنندهی سطح الکترود، افزایش یافت، EPPGE اصلاح شده ی نانو تیوسیا سورفکتانت، پیشرفت قابل توجهی در جریان پیک نشان داد و پتانسیل کاهش را به سمت پتانسیل منفی کمتر جابهجا کرد. نقش ستیل متیل آمونیوم برمید در خاصیت الکترو کاتالیست مورد بحث قرار میگیرد. کاربرد تجزیهای روش توسعه یافته به وسیلهی بررسی مستقیم بتامتازون در نمونه های اوره زنان باردار اثبات میشود.
یک روش ولتامتری سریع و حساس برای تعیین سالبوتامون در EPPGE / SWNT در اورهی انسان پیشنهاد شدهاست.[۲۸] روش توسعه یافته به طور موفقیتآمیزی برای تعیین سالبرتامول در محصولات تجاری و مایعات بدن انسان به کار برده شده است.
آنالیز سریع سالبوتامون در اوره انسان، روش پیشنهادی را برای تشخیص دو پینگ در قسمت بازیهای رقابتی جالب توجه ساختهاست. الکترو شیمی بیزوپرولون فومارات (BF)، با ولتامتری پالس دیفرانسیل توسط گویال و همکارانش بررسی شده است.[۲۹] الکترود تهیهشده فعالیت الکترو کاتالیستیک بسیار خوبی را برای اکسیداسیون BF نشانداد که منجر به پیشرفت قابل توجهی در حساسیت در مقایسه با GCE شد که در آن فعالیت الکتروشیمیایی برای آنالیت قابل مشاهده نیست سیستم حسگر جدید برای بررسی موارد سوء استفاد ه از دوپینگ بتامتازون با بهره گرفتن از EPPGE / SWNT توسعه یافتهاست و دارای خواص آنالیتیکی بسیار خوبی مانند حد تشخیص پایینتر، حساسیت بالا، بازگردانی رضایت بخش و انتخابپذیری همزمان با بازدهی مطلوب است.[۳۰,۳۱] این روش، نیاز به آژانس مبارزه با دو پینگ جهانی (WADA) را بر طرف می کند؛ حد تشخیص (LOD) کمتر از مینیمم حد عملکرد مورد نیاز (MRRL) ng/ml 30 برای کورتیکو ستروئید تحت بررسی بوده است. بنابراین، روش پیشنهادی میتواند به طور موفقیتآمیزی به عنوان یک ابزار آنالیتیکی قدرتمند در آنالیز کلینیکی و تست های ضد دوپینگ برای تشخیص استفادهی غیرمجاز از بتامتازون توسط ورزشکاران پیشنهاد می شود.
مزیت این روش این است که برخی از متابولیت های متداول مانند آسکوربیک اسید، اوریک اسید، آلبومین و هیپوگزانتین در تعیین و تشخیص مداخله نمیکنند. مقایسهی نتایج مشاهده شده با این روش و روش های مربوط به HPLC نشانداد که هر دوروش لزوماً مشابه هستند.
۱-۲-۱فولرن ها
یک کاربرد مهم از فولرن ها، استفاده از آنها به عنوان واسطه در الکتروشیمی برای اصلاح شیمیایی الکترودها در آنالیز الکترونیکی است. الکترود های اصلاح شده ی فولرن (C71 یا C61) ، واکنش اکسایش – کاهش طیف گستردهای از ترکیبات را به دلیل تشکیل گونه های C ^n- _۶۰ رساناتر در طی کاهش جزئی C60 ، کاتالیز میکنند، که در انتقال الکترون در سطح مشترک کمک میکند.[۳۲,۳۳] آنیونهای فولرن ( فولرن کاهش یافته) میتوانند پروتون مولکولهای زیستی را تجزیه کنند. یک ویژگی بسیار جالب کاهش جزئی فیلمهای فولرن در محلولهای آبی، کاهش ساندویج مانند، پیشنهاد شده است، فیلم های فولرن جزئی کاهش یافته دارای ساختاری با یک سطح درونی و بیرونی قطبی است، در حالی که داخل آن غیر قطبی است. این ساختار مشابه یک غشای بیولوژیکی است، و احتمال استفاده از فولرن به عنوان اصلاح کنندگان حالت جامد را برای مطالعهی الکتروشیمی مولکولهای زیستی، افزایش میدهد.[۳۴] بنابراین، الکترود های اصلاح شدهی، فولرن به شرایط الزامی برای آنالیز مولکول های زیستی دست مییابند. عملکرد الکترود های اصلاح شدهی فولرن C60 برای تولید پاسخهای الکترو کاتالیستیک در مقایسه با الکترود اصلی برای آنالیتهای معین مورد نظر ، گزارش شدهاند. جهانل^[۷] و همکارانش تشکیل فیلم C60 را روی یک سطح الکترود با تبخیر محلولهای فولرن اثبات کردند و نیاز به مطالعات بیشتر برای الکتروشیمی آن را نشان دادند.[۳۵] زاکس ^[۸]و همکارانش، سطوح طلا را برای تعیین الکتروشیمیایی سیتو کروم c کشف کردند.[۳۶] به علاوه، پاسخ شیمیایی سیتوکروم C نیز توسط سزار^[۹]و همکارانش با بهره گرفتن از الکترودهای اصلاح شدهی فولرن C60 با نتایج بهینه تعیین شد.[۳۷]
۱-۲-۲منشأ فعالیت الکترود کاتالیستیکی فولرن ها
ساختار منحصر به فرد C60 دارای فقدان قابل توجهی از نقصها، سایتهای مشابه با صفحهی گوشه است در نتیجه منشأ الکترود کاتالیز گزارش شده بسیار جالب است.[۳۸,۳۹] کار انجامشده توسط کام^[۱۰]پن و همکارانش به وضوح نشانداد که منشأ پاسخ الکترو کاتالیستیک مشاهده شده در الکترودهای کربن اصلاح شده C60 چنانکه توسط باند و تن ^[۱۱]و همکارانشان گزارش شد.[۴۰]به دلیل ناخالصیهای گرافیت در C60، بدون ابهام است. اخیراً، تعیین سالبوتامول و دوپامین در حضور آسکوربیک اسید با بهره گرفتن از الکترودهای اصلاح شدهی C60 گزارش شدهاست. [۴۱] مؤلفان نشان میدهند که فعالیت الکتروکاتالیستیک مشاهدهشده ناشی از کاهش جزئی فیلم رسانای C60 علاوه بر ناخالصیهای گرافیت است. کاهش فیلم های C60 در محیط آبی، در حقیقت، کاهش برگشت پذیری الکترو شیمیایی C60 On نابجا با اتلاف سریع O^-₂ در یک مرحلهی شیمیایی برگشتناپذیر است. هیچگونه شواهدی وجود ندارد که خود C60 در بازهی پتانسیل الکترولیتهای آبی کاهش مییابد .
۱-۲-۳نانو ذرات فلزی
نانو ذرات فلزی (NP) کاربردهای وسیعی از انواع مختلفی از روش های تجزیه وسیله برق دارند و میتوانند برای ساخت وسایل حسگر پیشرفته و جدید به ویژه حسگرهای الکتروشیمیایی و حسگرهای زیستی مورد استفاده قرارگیرند. با توجه به اندازهی کوچک آنها، (nm 100 - 1)، نانو ذرات فلزی، خواص شیمیایی، فیزیکی و الکترونیکی منحصر به فردی نشان میدهند آنها میتوانند مولکولهای زیستی را به طور قابل توجهی جذب کنند و نقش مهمی در اصلاح الکترودها برای پیشبرد فعالیتهای الکتروکاتالیستیشان، ایفا کنند. نانو ذرات فلزی، فعالیتهای الکتروشیمیایی را افزایش میدهند چرا که نسبت به مواد حجیم، مطلوبیت کاتالیستیکی بیشتر، عملکرد مطلوب، افزایش انتقال جرم و سازگاری زیستی مطلوبی را نشان میدهند. فعالیت زیستی مولکولهای زیستی در سطح نانو ذرات به دلیل سازگاری زیستی شان حفظ میشود. مواد نانو فلزی، عملکرد حسگرهای زیستی را با بزرگ کردن حوزهی سطح مؤثر، افزایش میدهند.[۴۲] حوزهی سطحی وسیع نانو ذرات فلزی رسوب کرده، پیشبرد عملکرد آنالیتیکی را بر حسب حد تشخیص پایین و زمان رسوب گیری کوتاه، امکان پذیر میسازد. مواد نانوفلزی انتقالی دارای فعالیت کاتالسیتی بالایی هستند و انتقال الکترون را برای بسیاری از واکنشهای الکتروشیمیایی تسهیل میبخشند. طیف گستردهای از نانو ذرات فلزی برای ارزیابی کاربردهای این مواد در آنالیز الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. حسگرهای زیستی در بردارندهی مواد نانو فلزی، شامل پلاتینیوم سیاه[۴۳]، مس[۴۴]، نقره[۴۵] پالادیوم[۴۶] و طلا[۴۷]، سازگاری زیستی مطلوب و عملکرد بالایی را نشاندادند. نانو ذرات بیسموت و ایریدیوم نیز اخیراً سنتز شدهاند .
مطالعهی الکتروشیمیایی سدیم هیپوکلرید در الکترود کربن شیشهای اصلاح شده با ذرات نانو طلای پایدار شده با دندریمر، انجام شد. رسوب گذاری نانو ذرات طلای روی سطح الکترود کربن شیشهای به وسیله ی میکروسکوپی انتقال الکترون و اسپکتروسکوپی فوتو الکترون اشعه x مشاهده شد. هر دو جریان پیک آندی و کاتدی بعد از رسوب گذاری این نانو ذرات طلا، افزایش یافتند.
۱-۲-۴نانو فیبر ها
اخیراً به دلیل سمیت و غیر حساس بودن پایین اکسیژن حل شده در یک محلول، الکترودهای Bi توجه ویژهای به عنوان یک جایگزین جدید برای الکترود جیوه ای سلولی به دلیل پاسخ کاملاً مولدشان، به خود جلب کردهاند.[۴۸] نانو فیبرهای گرافیت ساخته شدهاند نانو ذرات پلاتینیوم و پلادیوم به عنوان الکتروکاتالیست کاتدی برای الکترولیز آبی تبادل پروتون غشا برای واکنشهای تکامل هیدروژن مورد استفاده قرارگرفتند.[۴۹] متودولوژی آنالیتیک حساس در الکترود ایندیوم تین اکسید و کربن شیشهای اصلاح شده با نانو TiO2 – Au – Kj برای بررسی هیدروزن پراکسید، ارائه شد.[۵۰] کاربرد عملی الکترود اصلاحشده با آنالیز نمونه های واقعی به عنوان لنزهای گندزدا و تماسی محلول پاککننده حاوی H₂O₂ بررسی شد.
فلز پلاتینیوم بهطور گسترده به عنوان یک کاتالیست صنعتی مورد استفاده قرارگرفت و در مبدل های کاتالیستی وسایل نقلیه برای حذف آلاینده های بخارهای خروجی ماشین یافت می شود. سیمهای پلاتینیوم اغلب در الکتروشیمی به عنوان الکترودهایی برای پایداری و رسانایی شان درنظر گرفته میشوند. کنگ ^[۱۲]و همکارانش روشی را برای اتصال و رشد ساختاری نانوذراتپلاتینیوم (PtNPs) روی ایندیوم تیناکسید (ITO) ارائه دادند. PtNPs متصل شده به (ITO / PtNP) ITO برای مطالعه ی اکسیداسیون الکتروشیمیایی متانول به کارگرفته شده است.
۱-۲-۵ترکیب نانو ذرات فلزی و نانو تیوب ها
رسوبگیری الکتریکی نانو ذرات فلزی روی نانو تیوبهای کربن در آنالیز الکتریکی مولکول های مهم بیولوژیکی بسیار سودمند بوده است. مشاهده شدهاست که نانو تیوبهای کربن به عنوان کاتالیست پشتیبانی کنندهی مواد کارمیکند و فعالیت الکترود کاتالیستی نانو ذرات فلزی را برای الکترود اکسیداسیون افزایش میدهد. این مواد نانوکربنی پشتیبان، شکل و ساختار الکترونیکی ذرات فلزی را به این دلیل که کاتالیست های نانو ذرات فلزی نانو تیوبهای کربن، چگالی جریان بالا و پتانسیل اضافی کمی برای الکترود اکسیداسیون نشان میدهند و میتوانند در سلهای سوخت مستقیم متانول مورداستفاده قرارگیرند، تغییر میدهند.[۵۲] شرکت کردن نانو ذرات در CNT ها برای اصلاح الکترودها، فعالیت الکتروکاتالیتیک را در بسیاری از فرآیندهای الکتروشیمیایی افزایش میدهد و بنابراین برای کاربردهای حسگری مناسب است، به ویژه، ترکیب مواد نانو فلزی و CNT ها برای اصلاح سطح حسگرهای زیستی نسبت به استفاده از یک مادهی نانو به تنهایی بسیار مؤثرتر است. راپویک ^[۱۳]و همکارانش بر نانو کمپوزیت های نانو ذرات فلزی / CNT ها برای تشخیص الکتروشیمیایی تری نیترو تولوئن (TNT) و نیترو آروماتیک های دیگر تمرکز کردند.[۵۳] آنها دریافتند که نانو ذرات Cu و SWNT محلول در Nafion ، بیشترین حساسیت را برای TNT با حد تشخیص ppb 1 درآب شیر، آبرودخانه و خاکآلوده فراهم آوردند.
۱-۲-۶مایع یونی / سر یش کربن
مایعاتیونی (ITs) درجه بالایی از عدم تقارن را ارائه میدهند که نشاندهندهی کریستالیزاسیون در دمای اتاق است. Its دارای ویزگیهای قابل توجهی چون ماهیت غیرفرار، نقطهی ذوب پایین، میدان الکترواستاتیک قوی، قطبیت بالا، ویسکوزیتهی مطلوب و چگالی مانند حلالها، پایداری گرمایی بالا و توانایی حلکردن محدودهی گستردهای از گونه های شامل ترکیبات آلی، غیر آلی، و آلی فلزی است. به دلیل ویژگیهای منحصر به فردی چون بازههای پتانسیل وسیع و هدایت الکتریکی بالا، آب گریزی، نامحلول بودن در آب و توانایی پلاستیک شدن، IL ها در ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی و حسگرهای زیستی مورد استفاده قرار میگیرند. IL ها سازگاری مطلوبی با مولکولهای زیستی و آنزیمها و حتی کل سل ها، نشان دادهاند. بنابراین، IL ها میتوانند در حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی به عنوان چسب و رسانا (کنداکتور) مورد استفاده قرارگیرند. اختلاف بین پتانسیل های تجزیهای آندی (Ea) و کاتدی (Ec) معمولا بیشتر از v 3 است، در حالی که برای الکترولیتهای آبی در حدود v 1.2 است. به دلیل این ویژگی قابل توجه مایعات یونی، آنها در حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی، کاربرد وسیعی دارند.
۱-۳ نکات کلی
روش های مختلفی برای سطح الکترودها با مزایا و معایب مختلفی امروزه قابل دسترسی هستند. می توان از چگالی جریان برای ارزیابی عملکرد حسگرها استفاده کرد. مورد ایده آل ایناست که در آن لایه برای ترکیبات هدف نفوذ پذیر باشد، در حالی که در مقابل ترکیبات مزاحم مقاوم باشد. برای روش های اصلاح سطح با هدف افزایش عملکرد حسگرها، چهار فاکتور باید در نظر گرفتهشوند :

1. 1. حوزه ی بزرگ سطح . هم نانو تیوب های کربن و هم مواد نانو فلزی، حوزه ی مؤثر سطح الکترودها را افزایش می دهند.

1. 1. افزایش نرخ انتقال الکترون به دلیل توانایی کاتالیستی مواد نانو. انتقال الکترون و واکنش پذیری جذب روی پوشش سطح نسبت به گرافیت صفحهی اصلی، با سایت های گوشهی فعالتر برای انتقال الکترون، جذب و اصلاح شیمیایی

1. 1. سیستم های اکسایش کاهش به طور قابل توجهی در حساسیت شان نسبت به حالت سطح الکترود کربن، به دلیل اختلاف های موجود در مکانیسمهای واکنش اکسایش کاهش، باز یونی و غیره متفاوت هستند ، نتیجتاً، استانداردهای معینی باید برای ارزیابی عملکرد حسگر، تنظیم شوند. توصیه میشود که برای یک هدف ویژه، یک حسگر ویژه پاسخ بهینه ای را نشان میدهد.

مواد کربن بیشتر در ساختارهای حجیم و سطحی در مقایسه با فلزات، متفاوت هستند ، بنابراین تولید کننده برای تهیهی الکترود در مورد مواد کربنی برای دستیابی به رفتار الکتروشیمیایی قابل تولید مجدد، مهم است. حتی متداولترین روش های تهیه مانند صیقل دادن، به طور قابل توجهی ساختار و شیمی سطح را تغییر میدهند و می توانند اثرات چشم-گیری بر واکنشپذیری و جذب داشتهباشند.
در آینده، توسعه های بیشتری در کاربردهای مایعاتیونی در الکتروشیمی پیشبینی میشوند. حل شدن سادهی نمک لیتیوم باعث ایجاد الکترولیتها میشود که در آنها تنها کسری از جریان توسط یون های Li+ حمل میشود. جالب توجه است که آیا ترکیب نمکهای سدیم با یک زنجیرهی پلی آنیونی، از طریق بر هم کنش ویژه با بار منفی ثابت پلاریزه شدن یون های Li+ ، می توانند تعادل جریان را تغییر دهند. تمام این جنبه های بنیادی شیمی فیزیک و الکترو شیمی مایعات یونی به صورت توضیح داده نشده باقی میمانند.
۱-۴ آترازین– تاریخچه و استفاده ها
آترازین عضوی از خانواده ی کلروفنوکسی – تریازین آفتکشهاست. که به احتمال قوی گستردهترین دستهی مورداستفادهی مواد شیمیایی کشاورزی تا کنون میباشد. توسعهی تریازین در اوائل دههی ۱۹۵۰ توسط شرکت انحصاری جی.ار. گیگی ^[۱۴]شروع شد که شیمیدانها و زیستشناسان آن در سویزرلند و ایلات متحده به ارائه تلاش باانگیزه جدیدی برای مبارزه با مهلکترین علف های هرز برای کشاورزان پرداختند. در آن زمان، آفت کش غالب در آمریکا D-4و۲ به کار رفته با میزان بیش از ۳۴ میلیون پاند در سال بود. آترازین در سال ۱۹۵۶ برای استفاده در سویزرلند و در سال ۱۹۵۸ در آمریکا ثبت شده و به سرعت تبدیل به معروفترین تریازین برای کارایی در مقابل طیف گستردهای از علفهای هرز در دامنهای از شرایط شامل در خاک خشک شد. از آن زمان به بعد تبدیل به یکی از گستردهترین آفت کشهای تحقیقشده تاکنون شده است.[۵۴]
حذف علفهای هرز دارای برگهای پهن توسط آفتکشها نیاز به زراعت خاک را کاهش می دهد. عملی که در فرسایش خاک بالا شرکت داشته و یک نکتهی محیطی مهم از زمان طوفان های Dust Bowl از دههی ۱۹۳۰ بودهاست. استفاده از آترازین میتواند بارهای محصولی هر جا را از ۵/۶ درصد به کمتر از ۱ درصد افزایشدهد. و یک مطالعه گزارش کرد که ذرت شیرین اصلاح شده با آماده سازی آفت کش ترکیبی شامل آترازین، کاروتنوئیدهای بیشتری را توسعهبخشید که نشانداد آترازین میتواند به طور بالقوهای مقدار غذایی محصولات اصلیایی را که استفاده کرده است افزایشدهد.
امروزه آترازین، گستردهترین آفتکش مورداستفاده در آمریکا و اصلیترین ملل کشاورزی خارج از اتحادیهی اروپاست. که در زمین کشاورزی کشتشده برای ممانعت از ظهور و به حداکثر رسیدن علفهای دارای برگ پهن استفادهشده وبه صورت تنها یا در ترکیب با دیگر آفت کشها به کار میرود. آترازین در بیش از پنجاه محصول متفاوت شامل ذرت اسفاده میشود که تقریباً ۲۵ درصد کل جریب محصولی آمریکا را همانند سال ۲۰۰۰ نشان دادهاست و یک محصول صادراتی مهم در چین، برزیل و مکزیک می باشد. ایالات متحده به تنهایی از ۷۶ میلیون پاند آترازین در سال استفاده می کند و بیش از ۷۵ درصد ذرت رشدیافته در آمریکا با آن اصلاح میشود. دیگر محصولات اصلاحشده با آترازین شامل مرکبات، سویا، سرغوم، چغندرقند، انگور و محصولات جنگلی میباشند. آترازین گرچه بیشترین استفاده را در نواحی کشاورزی تاکنون داشتهاست، برای حفظ چمن مسکونی و چمن اسب دوانی هم استفاده می شود. تاریخچه آترازین به بیش از ۵۰ سال بر میگردد.[۵۴]
۱-۵ خلاصهی تاریخچهای فرایند ثبت آترازین
در تاریخ ۱۹۵۹ اولین ثبت های آترازین درآمریکا انجام شد ونظراتی در طی یک دورهی ۴۵ ساله، که آترازین به یکی از گسترده ترین آفتکشهای مورداستفاده در ذرت، سرغوم دانداری، چغندرقند و محصولات دیگر تبدیل شده است. محصولات آفتکش آترازین منافع زیر را ارائه داد:

• • کنترل علف هرز کارآمد و گسترده، منجر به بارهای محصولی بالایی می شود.

• • هزینه اصلاح پایین

• انعطاف پذیری در کاربرد: آترازین را می توان قبل، در حین، یا پس از کاشت محصول یا پس از ظهور محصول به کار برد. پس متناسب با تنوع گستردهای از سیستمهای محصولی میباشد.