بخشی از مقاله
چکیده
در این کار تحقیقاتی، روی سطح یک الکترود گرافیت خالص، لایهای لیگاند سنتزی به طریق روبش متوالی ولتامتری چرخه ای قرار داده شد و بدین طریق، الکترود اصلاح گردیده و از آن به منظور اندازه گیری سرب استفاده میگردد. این الکترود اصلاح شده در دمای اتاق ساخته شد و در pH بهینه 8 و تثبیت شده توسط بافر بریتون رابینسون ، تحت دیگر پارامترهای شیمیایی و دستگاهی به کار برده شد.
خواص الکتروشیمایی سطح الکترود اصلاح شده توسط تکنیک های ولتامتری چرخهای وپالس تفاضلی و مرفولوژی سطح توسط تکنیک میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی گردیدند. الکترود اصلاح شده در گستره غلظتی 10 تا 90 نانومولار نسبت به سرب رفتار خطی از خود نشان داد.این الکترود اصلاح شده دارای نسبت سیکنال به نویز بالا، دامنه وسیع خطی پاسخ، حساسیت بالا و گزینش پذیری مناسب در نمونه های حقیقی حاوی آن، بدون مزاحمت جانبی قابل توجه می باشد.
مقدمه
سرب یک فلز سمی سنگین است که هیچ گونه نقش فیزیولوژیکی مثبتی در بدن انسان ندارد.قرار گرفتن در معرض سرب موجب ابتلا به بیماری های مختلف و عواقب نامطلوب آن برای سلامتی میشود.بررسی مضرات این فلز بر روی بدن انسان در تحقیقات نیدلمن ارائه شده است. چون سطح سرب در فلزات مقدار اجزایی را نشان میدهد که اخیرا جذب شده اند،تعیین مقدار سرب در ادرار برای ارزیابی مقدار سرب موجود در محیط و محل کار سودمند است.
مشاهده اثر عناصر موجود در ادرار به دلیل پیچیدگی ماتریکس و دقت اندک تجزیه و تحلیل دشوار است.بنابراین تعیین سرب در ادرار به مرحله پیش از درمان و روش های ابزاری حساسی مثل طیف سنج توده القایی پلاسما - - ICP-MS و بمباران اتمی طیف اتم های جذب شده نیاز دارد.از - ETAAS - برای تعیین غلظت عادی عناصر در ادرار استفاده میشود. لذا استفاده از نانو حسگرها ی الکتروشیمیایی به دلیل صحت و دقت بالا ، همچنین اندازه گیری مستقیم آنالیت در نمونه های حقیقی و حسگر اصلاح شده را بیشتر توجیه نماید. 1-4] لذا ، در این کار تحقیقاتی ، یک کامپوزیت سنتزی با ساختار لیگاند سنتزی به داخل الکترود کربن گرافیت خالص به طریق الکتروشیمیایی همزمان نفوذ داده شد.
تکنیکهای ولتامتری چرخهای، ولتامتری پالس تفاضلی و تصویربرداری روبش الکترونی به منظور تشخیص رفتار الکتروشیمیایی وتوصیف ویژگی سطح الکترود اصلاح شده جدید، استفاده گردید.این حسگر در پتانسیل 0/1 مثبت در برابر الکترود مرجع Ag/AgCl تحت پارامترهای شیمیایی و دستگاهی بهینه شده و در pH= 8 قادر است سرب را در محدوده خطی غلظتی 10تا 90 نانو مولار اندازهگیری نماید. حد تشخیص این حسگر برای سرب3/3 نانو مولار معرفی میگردد. حسگر مورد نظر دارای انتخاب پذیری، دقت و صحت بالا در اندازهگیری و تشخیص سرب درنمونه های حاوی این ماده - پسابهای نفتی - بدون تاثیرپذیری ازمزاحمتهای احتمالی ناشی ازدیگرموادموجوددرمحلول این نمونه هامی باشد.
مواد و واکنشگرها
سرب،لیگاندسنتری ودیگرموادباخلوص تجزیهای بالاو استاندارد از شرکت " " Merck و" "fluka تهیه و خریداری شدند. آب دیونیزه، جهت آماده سازیهای همه محلولها در طول آزمایشها استفاده گردید.
تهیه بافرها
در این مطالعه تحقیقاتی محلولهای مختلف بافری شده از بافر بریتون- رابینسون در محدودهی pHبرابر 12-2، استفاده گردید. بافر بریتون-رابینسون،نیز با افزودن مقادیر مناسب از هیدروکسید سدیم 0/2 مولار به داخل محلولهائی شامل 0/04 مولار از هریک از اسیدهای بوریک اسید، استیک اسید و فسفریک اسید تهیه گردیدند.
آماده سازی نمونه های صنعتی حاوی سرب
100 میلی لیترازنمونهپساب صنعتی نفتی،برداشته شدوازکاغذصافی واتمن عبورداده شدتاذرات معلق اولیه ازآن گرفته شود،جهت اندازه گیری آن توسط حسگر طراحی شده،آماده سازی شود. سپس،محلول صاف شده به حجم 500 میلی لیتررسیده شد،وبه آن 5 میلی لیتراسیدکلریدریک غلیظ و 5 میلی لیترآب اکسیژنه 3 درصدحجمی-حجمی اضافه گردیدوحرارت داده شد.ازنمونه آماده شده اولیه،یک میلی لیتربه داخل سل پلاروگراف انتقال داده شدو با اعمال شرایط بهینه شده شیمیایی ودستگاهی درpH= 8 درحضورحسگرطراحی شده مقدارسرب به روش افزایش استاندارد قرائت گردید.
نتایج وبحث
اندازه گیری ولتامتری پالس تفاضلی سرب
به داخل سل 25 میلی لیتری دستگاه پلاروگراف قبل از ثبت طیف های ولتامتری پالس تفاضلی مواد زیر انتقال داده شدند: 2 میلی لیتر از محلول بافر بریتون - رابینسون با pH =8 ، یک میلی متر از الکترولیت حامل نیترات پتاسیم با غلظت یک مولار و مقادیر مناسب از محلول استاندارد سرب که بتواند رنج غلظتی خطی 10 تا 90 نانو مولار را تولید نماید. سپس، به کمک آب مقطر دیونیزه، محلول مورد نظر به حجم 25 میلی لیتر رسانده شد.
محلول حاصله، به خوبی تکان داده شده و اندازه گیریهای ولتامتری انجام شد. همه اندازهگیریها، در دمای اتاق انجام گرفت. به منظور جلوگیری از انحلال مجدد اکسیژن، جریان یکنواختی از گاز نیتروژن به مدت 5 دقیقه به ملایمت از سطح محلول عبور داده شد. بعد از اعمال زمان تعادل 5 ثانیه، فرکانس پالس تفاضلی 60 هرتز، ولتاموگرام پالس تفاضلی با پیمایش پتانسیل از منفی به سمت مثبت بر روی رنج -1/5 تا 1/5ولت گرفته شد.یک پیک آندی کاملا مشخص، در پتانسیل0/5ولت مثبت بدست آمد که به عنوان پتانسیل لازم جهت انجام فرآیندهای کمی الکتروشیمیایی سرب، معرفی گردید.
اصلاحسازی سطح الکترود و ساخت الکترود
ابتدا، الکترود گرافیت خالص،به کمک یک تکه کاغذسمباده،به خوبی صاف ومسطح گردید، سپس سطح الکترود مورد نظرتحت شرایط التراسونیک درحمام آب سردتمیزوبه کمک آب مقطرواتانول شسته شدودرون سل الکتروشیمیایی دستگاه پلاروگراف که به حجم 10 میلی لیتررسانده شده بود،قرارداده شدوازآن درحضور 17میکرومولارازسرب درمقابل الکترودمرجع نقره / نقره کلریدطیف ولتامتری چرخهای گرفته شد.
بااینکه سرب ماده فعال الکتروشیمیایی برسطح الکترودگرافیت میباشداماارتفاع پیکهای مربوط به جریان آندی وکاتدی این ماده،جهت اندازه گیریهای کمی آن،چندان مناسب نمیباشد. لذااصلاح سازی سطح الکترودگرافیت لازم وضروری به نظرمیرسد. - شکل 1 الف - . سپس ازالکتروداصلاح شده باساختار - گرافیت -لیگاند - موج ولتاموگرم چرخه ای درمحدوده -1/5 تا +1/5 نسبت به محلول 17 میکرومولارسرب موج ولتاموگرام چرخه ای گرفته شود - شکل 1 ب - .همانطورکه مشخص است یک پیک کاتدی در 0/5 ولت مثبت درpH برابر 7 قابل رویت است که مربوط به احیاسرب درسطح الکتروداصلاح شده می باشد.جهت معرفی پتانسیل تشخیص برای اثرpHکه بعدا ارائه می گردد،لازم وضروری است.
