ي الکترود GC/RuOx-CB در pH هاي مختلف. در حاشيه شکل، نمودار پتانسيل فرمال بر حسب pH نشان داده شده است…………………………………………………………………………………………….60
شکل (4-11): ولتاموگرام‌هاي چرخه‌اي الکترود GC در غياب(a) و در حضور(b) 40 ميکرو مولار پريداتو (c) و (d) به ترتيب همانند (a) و (b) براي الکترودGC/RuOx. CB-…………………………………………………………62
شکل (4-12): ولتاموگرام‌هاي چرخه‌اي الکترود GC/RuOx- CB در pH هاي 2 تا 9 در حضور40 ميکرو مولارپريدات………………………………………………………………………………………………………………………………….63
شکل (4-13): ولتاموگرام‌هاي چرخه‌اي الکترود GC/RuOx- CBدر غلظت‌هاي مختلفي از پريدات در حاشيه شکل، نمودار جريان کاتاليزوري بر حسب غلظت نشان داده شدهاست……………………………………………………..64
شکل (4-14): آمپروگرام الکترود GC/RuOx- CB بعد از هر بار تزريق 250 ميکرو مولارپريدات به محلول ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………65
شکل (4-15): آمپروگرام الکترود GC/RuOx- CB بعد از هر بار تزريق 5 ميکرو مولار پريدات به محلول………………………………………………………………………………………………………………………………………….67
شکل (4-16): آمپروگرام الکترود GC/RuOx- CB بعد از تزريق 250 ميکرو مولارپريدات به محلول………68

فصل اول:
مقدمه

1-1- مقدمه
الکتروشيمي شاخه‌اي از شيمي است که به بررسي واکنشهاي شيميايي مي‌پردازد که در اثر عبور جريان الکتريکي انجام ميشوند و يا انجام يافتن آنها سبب ايجاد جريان الکتريکي ميشود. فنون الکتروشيميايي تجزيه، تاثير متقابل شيمي و الکتريسيته، يعني اندازهگيري کميتهاي الکتريکي، مانند جريان، پتانسيل و بار و ارتباط آنها با پارامترهاي شيميايي را شامل ميشوند. چنين استفادهاي از اندازهگيريهاي الکتريکي براي اهداف تجزيهاي، گسترهي وسيعي از کاربردها را به وجود ميآورد که بررسيهاي زيست محيطي، کنترل کيفيت صنعتي، يا تجزيههاي زيست پزشکي را در بر ميگيرد. فرآيندهاي الکتروشيميايي بر خلاف بسياري از اندازهگيريهاي شيميايي که در درون محلولهاي همگن انجام ميگيرند، در حد فاصل الکترود- محلول قرار دارند [1].
الکتروشيمي تجزيهاي در سالهاي اخير، به عنوان شاخهاي با دو ويژگي بنيادي و کاربردي از شيمي رشد سريع و چشمگيري داشته است، اين امر از يک سو به ماهيت تلفيق پذيري الکتروشيمي با ديگر علوم و فناوري مانند زيست شناسي، پزشکي و الکترونيک مربوط است و از سوي ديگر ويژگيهاي خاص الکتروشيمي در مقايسه با برخي روشهاي تجزيهاي بر کاربرد آنها ‌ميافزايد. روشهاي الکتروشيميايي کاربرد زيادي در بررسي فرآيندهاي انتقال الکتروني بسياري از مولکولها و زيست مولکولها و مکانيسم واکنشهاي احيا در زمينههاي مختلف دارند. اين روشها داراي مزاياي زيادي از قبيل حساسيت زياد، حد تشخيص کم، محدوده خطي وسيع، تشخيص سريع، سادگي روشها و دستگاههاي مورد نياز و کمهزينه بودن آناليزها هستند [2].
حسگرها و زيستحسگرهاي الکتروشيميايي به دليل حساسيت زياد، انتخابگري بالا، زمان پاسخدهي سريع، قيمت مناسب و قابل حمل بودن بسيار مورد توجه قرار دارند. از طرف ديگر حسگرهاي الکتروشيميايي داراي محدوديتهايي نيز هستند، که از جمله آنها مي توان به پايداري کم در مدت زمانهاي طولاني، تداخلات با ساير گونهها در نمونههاي حقيقي و همچنين به مشکلات انتقال بار در سطح الکترود در برخي موارد اشاره کرد. اخيرا به کارگيري نانوساختارها تاثير قابل توجهي در توسعه حسگرهاي شيميايي و زيستحسگرها و افزايش کاربردهاي محيط زيستي، کلينيکي و صنعتي داشته است.
نانومواد با توجه به خواص منحصر به فرد خود داراي طيف گستردهاي از کاربردها در زمينه انرژي، محيط زيست و فنآوريهاي پزشکي هستند که اين خواص را در درجه اول اندازه آن، سپس ترکيب و ساختار تعيين ميکند که به علت اين خواص شگفتانگيز مورد علاقه بسياري از دانشمندان قرار گرفتهاند [6-3]. از ميان انواع نانوساختارها، اکسيدهاي فلزي و نانولولههاي کربني کاربردهاي ويژه اي در الکتروشيمي و الکتروآناليز گونهها دارند. از طرف ديگر روش ساخت نانوذرات فلزات و اکسيدهاي فلزي تاثير قابل توجهي بر خواص فيزيکي، شيميايي و الکتروشيميايي آنها دارند. از ميان روشهاي متنوع ساخت نانوذرات اکسيدهاي فلزي، انباشت الکتروشيميايي به دليل سادگي روش، سازگار بودن با محيط و انجامپذيري در دماي پايين، بسيار مورد توجه بوده است. انباشت الکتروشيميايي به فرآيندي گفته ميشود که با اعمال پتانسيل مناسب و کنترل ساير عوامل لايهاي از فلز در سطح الکترود رسوب کرده و منجر به به بهبود خواص آن ميشود. با اعمال شرايط مناسب، با استفاده از اين روش ميتوان نانوساختارهاي فلزي را در سطح الکترود سنتز نموده و الکترود را اصلاح کرد [7].

1-2- انواع الكترودهاي مورد استفاده در شيمي تجزيه انواع مختلفي از الكترودها با ساختارهاي متفاوت در شيمي تجزيه كاربرد دارند كه مي توان آنها را از ديدگاههاي مختلفي مورد بحث و بررسي قرار داد. براي يك الكترود دارا بودن هدايت الكتريكي در يك محدوده پتانسيل شيميايي حلال مورد استفاده و پايداري فيزيكي و شيميايي مناسب ازاهميت خاصي برخوردار است. الكترودها بر اساس حالت فيزيكي به دو دسته تقسيم مي شوند:
1-2- 1- الکترودهاي جامد: که شامل الكترودهاي فلزي، الكترودهاي نيمه هادي، پليمرهاي هادي و الكترودهاي كربني است

1-2-2- الکترودهاي مايع(Hg ): که شامل الکترود قطره جيوه چکنده و الکترود قطره جيوه آويزان است.

1- 2-1- 1- الکترودهاي فلزي:
در حالي که انتخاي گستردهاي از فلزات نجيب امکان پذير است اما از مهمترين اين الکترودها ميتوان به طلا، پلاتين، نقره، ايريديم، تنگستن و آلومينيوم اشاره کرد. اين الکترودها عمدتا از يک فلز بياثر (نسبت به حلال مورد استفاده) تشکيل شدهاند، امکان استفاده از اين الکترودها شديدا تابع حلال مورد استفاده و محدوده پتانسيل شيميايي است. اين الکترودها معمولا داراي پتانسيل مازاد کمتري بوده و اکسيداسيون و احياي اين ترکيبات الکتروفعال در سطح آنها بهراحتي انجام ميگيرد و در پيلهاي الکتروشيميايي معمولا بهعنوان الکترود مخالف بهکار ميروند و استفاده از آنها بهعنوان الکترود کار بعد از اصلاح سطح آنها امکان پذير است. اصول حاکم بر رفتار اين الکترودها از توزيع انرژي فرمي ديراک و تئوري نوار تعيين ميشود [3-1].

1-2-1-2- الکترودهاي نيمه هادي :
قسمت اصلي اين الکترودها يک نيمه هادي مي باشد که از تک کريستال آن در مطالعات اسپکتروشيميايي و از آرايههاي آنها در شناسايي همزمان چندين آناليت استفاده ميشود. از مهمترين نيمههاديها ميتوان به گرافيت، سيليسيم، ژرمانيم، اکسيد قلع و اکسيد اينديم اشاره کرد که معمولا لايهي نازکي از آن بر روي يک بستر فلزي نشانده ميشود [4].

1-2-1-3- پليمرهاي هادي:
اين پليمرها به دو دسته تقسيم مي شوند:
الف) پليمرهاي ذاتا هادي که بهواسطه داشتن الکترون مازاد و يا کمبود الکترون ذاتا داراي هدايت الکتريکي هستند مانند پلي آنيلين يا پلي پيرول.
ب) پليمرهاي هادي عارضي که با افزودن مواد با هدايت الکتريکي بالا مثل پودر نيکل، نقره، مس و يا گرافيت به پليمرهاي داراي هدايت الکتريکي پايين مثل پلي وينيل کربن يا پلي اتيلن تهيه ميشوند. ميزان مقاومت اين پليمرها در حدود 108 اهم بر سانتيمتر است که با افزودن اين ترکيبات مقاومت آنها تا 1-10 -106 اهم بر سانتيمتر پايين مي آيد. دوده کربن از شايعترين پرکنندههاست که با افزودن آن به اين پليمرها (حداکثر تا ميزان 25% وزن پليمر) هدايت افزايش مييابد.
. در بعضي از پليمرهاي آبکاري1 شده نيز بهعنوان الکترود استفاده شده است که در آنها يک فلز نجيب همانند طلا يا پلاتين بهطريق شيميايي بر روي بستر پليمري رسوب داده ميشود.

1-2-1-4- الکترودهاي کربني
امروزه الکترودهاي بر پايه کربن در سطح وسيعي جهت تجزيه الکتروشيميايي مورد استفاده قرار مي گيرند. اين امر به دليل دامنه وسيع آنها با جريان زمينهاي کمتر، ارزان قيمت بودن، بياثري شيميايي، مناسب بودن آنها براي کاربردهاي حسي و تشخيصي مي باشد. از طرف ديگر يکي از فراوانترين عناصر موجود در طبيعت کربن است که قابليت تشکيل ترکيبات زنجيري و حلقوي را دارد. کربن بيشکل (آمورف) داراي وزن مخصوص 88/1، کربن متبلور سياه (گرافيت) 55/2 و کربن متبلور شفاف (الماس) داراي وزن مخصوص 51/3 ميباشد. کرين آمورف در هيچ حلالي حل نمي شود، ذوب نمي شود و در 3500 تصعيد مي گردد. در دماهاي متعارف غيرفعال بوده و در بعضي از فلزات مانند آهن حل شده توليد آلياژ ميکند. انواع مختلفي از آن در دسترس قرار دارند، مانند زغال فعال، زغال چوب، گرافيت و دوده.
انواع مصنوعي و جديدتري از آن در شيمي تجزيه مورد استفاده قرار ميگيرند که مهمترين آنها عبارتند از:
1) الياف کربني2
2) گرافيت فشرده
3) الماس هادي
4)کربن شيشهاي3
5) الکترودهاي پودري4
در حالت کلي الکترودهاي پودري به صورتهاي زير ساخته ميشوند:
الف) پودر مستقيم
ب) کامپوزيتهاي کربن5
ج) خمير کربن6
د) الکترودهاي بر پايهي سل- ژل7

1-3- الکترودهاي اصلاح شده و کاربرد آنها در شيمي تجزيه
تعريف: الکترود اصلاح شده به الکترودي اطلاق ميشود که در آن يک ساختار پيچيده با ترکيب شيميايي مشخص به منظور انجام يا عدم انجام يک فرايند الکترودي در سطح يک الکترود به کار گرفته ميشود اين ساختار ميتواند بهصورت مستقيم و يا بهعنوان واسطه در امر مبادله الکترون وارد ميشود.
1-3- 1- اهداف استفاده از الکترودهاي اصلاح شده
1. تسهيل يک واکنش الکتروشيميايي (مانند اکسيداسيون متانول)
2. مطالعهي واکنشهاي با سنتيک بسيار سريع
3. باز دارنده يک فرايند الکتروشيميايي
4. انجام برخي واکنشهاي غير ممکن در حلال مورد نظر
1-3-2- لزوم اصلاح سطوح الکترودي
لازمه انجام يک فرايند الکتروشيميايي نزديک بودن ميزان انرژي و فاصلهي مکاني جزء الکترون دهنده با جزء الکترون گيرنده ميباشد تا اين انتقال الکتروني بتواند با حداقل انرژي مورد نياز انجام گيرد. حال هر چهقدر

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید