Design and fabrication of anion-selective sensors based upon nano-sized anion-imprinted polymers

Ataei, Khalil and Alizadeh, Taher and Eskandari, Habibollah (2015) Design and fabrication of anion-selective sensors based upon nano-sized anion-imprinted polymers. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (طراحی و ساخت سنسورهای آنیون گزین بر اساس نانوذرات پلیمری قالب دار شده با آنیون ها)
Khalil Ataei.pdf

Download (413kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

In this research, two anion selective sensors based upon nano sized ion-imprinted polymers (IIPs) were fabricated for the selective determination of phosphate ions. In IIPs synthesis procedure of these two sensors, precipitation polymerization and emolsion polymerization methods were used. In precipitation polymerization method, methacrylic acide and 4-vinylpyridine as functional monomers, ethylene glycol dimethacrylate as cross linker, AIBN as initiator, acetonitrile and water as solvents were used. synthetic IIPs were used in structure of a carbon-paste electrode, in order to check function of fabricated anion-selective electrode, another sensor was fabricated based on non-imprinted polymer (NIP) and potential responses of fabricated sensors based on IIP and NIP was compared. The IIP-based sensor, exhibited higher selectivity and sensitivity to phosphate ions than NIP-based sensor. After optimization of sensor components and checking interferencess, Calibration curves was plotted according to which a good linear response over a wide concentration range from 1.0 - 1.0 M with the detection limit of 5.0 M and Nernstian slope of 29.7 mV/decade in pH=4 was obtained. In the other part of this project, in IIP synthesis in which emolsion polymerization method was used, methacrylic acide, divinylbenzene (DVB), cetyltrimethylammonium bromide, ammonium persulfate, chloroform and water was used as functional monomers, cross linker, Emulsifier, initiator and solvents respectively and polymer basis formation is based-upon surface-imprinted. The IIP-based sensor exhibited higher selectivity and sensitivity to HPO42− ions than NIP-based sensor. The developed HPO42− selective electrode, indicated a good linear response over a wide concentration range from 1.0×10-5 -10-1 M for HPO42− in pH=8 with a Nernstian slope of 30.1 mV/decade and the detection limit of 4.0×10-5 M was obtained. After examining the selectivity of the sensor with regard to calculated selectivity coefficients for different anions, it was indicated that these anions do not have any interferencesin measuring hydrogen phosphat anions. The effect of different relations of sensor components was studied and the electrode which contains 0.01 gr IIP, 0.008 gr carbon graphite, 0.002 gr graphene, 0.012 binder turned out to be the most sensitive sensor, to have faster response time, and vaster measurement domain.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: طراحی و ساخت سنسورهای آنیون گزین بر اساس نانوذرات پلیمری قالب دار شده با آنیون ها
Persian Abstract: در این پروژه، دو حسگر آنیون گزین بر اساس نانو ذرات پلیمری قالب دار شده ی یونی (IIPs) برای تعیین گزینشی یون های فسفات ساخته شد. در سنتز IIPs این دو حسگر، از روش های پلیمریزاسیون ترسیبی و امولسیونی استفاده شد. در روش پلیمریزاسیون ترسیبی، از مونومرهای عاملی متاآکریلیک اسید و 4- وینیل پریدین، شبکه ساز اتیلن گلیکول دی متاآکریلات، آغازگر AIBN و از حلال آب و استونیتریل استفاده شد. جهت بررسی کارآیی الکترود آنیون گزین ساخته شده، حسگر دیگری بر پایه ی پلیمر قالب زنی نشده (NIP) ساخته شد و پاسخ های پتانسیلی دو حسگر مبتنی بر NIP و IIP با هم مقایسه گردید. حسگر ساخته شده بر پایه ی یونوفر IIP در مقایسه با حسگر بر پایه NIP، حساسیت و گزینش پذیری بسیار بالاتری را نسبت به یون های فسفات نشان داد. بعد از بهینه کردن اجزای حسگر و بررسی مزاحمت دیگر آنیون ها، منحنی کالیبراسیون رسم شد که پاسخ خطی خوب در محدوده ی غلظتی M1-10×0/1- 5-10×0/5 با حد تشخیصM 5-10×0/1 و شیب نرنستی mV/decade70/29 در 4=pH حاصل شد. در قسمت دیگر پروژه، در سنتز IIP به روش پلیمریزاسیون امولسیونی، از متاآکریلیک اسید به عنوان مونومر عاملی، شبکه ساز دی وینیل بنزن، از ستیل تری متیل آمونیوم بروماید به عنوان امولسیون کننده، آغازگر آمونیوم پرسولفات و از حلال های آب و کلروفرم استفاده شد که اساس تشکیل پلیمر بر پایه ی قالب زنی سطحی می باشد. حسگر ساخته شده بر اساس این IIP در مقایسه با حسگر بر اساس پلیمر قالب زنی نشده ((NIP، حساسیت و گزینش پذیری بالاتری را نسبت به یون های هیدروژن فسفات نشان داد. این حسگر هم چنین پاسخ خطی خوب در محدوده ی غلظتیM 1-10×0/1- 5-10×0/4 برای یون های هیدروژن فسفات در 8=pH با شیب نرنستی mV/decade1/30 به دست داد. حد تشخیص این حسگر M 5-10×0/1 محاسبه شد. در بررسی گزینش پذیری این حسگر با توجه به داده های ضرایب گزینش پذیری برای آنیون های مختلف مشخص شد که این آنیون ها مزاحمتی در اندازه گیری یون- های هیدروژن فسفات ندارند. اثر نسبت های مختلف اجزای سازنده حسگر بررسی شد و مشخص شد که حسگر شامل 01/0 گرم IIP، 008/0 گرم کربن گرافیت، 002/0 گرم گرافن و 012/0 گرم بایندر حساسیت بیشتر، زمان پاسخ سریع تر و محدوده ی اندازه گیری گسترده تری را ارائه می دهد
Supervisor:
SupervisorE-mail
Alizadeh, TaherUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Eskandari, HabibollahUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Date Deposited: 14 Nov 2018 21:27
Last Modified: 14 Nov 2018 21:27
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2507

Actions (login required)

View Item View Item