پديد آورنده :
ميرزائي، الهام
عنوان :
بهينهسازي شرايط سنتز الكتروشيميايي نانوذرات نيكل جهت افزايش فعاليت الكتروكاتاليزوري آن در اكسايش گلوكز و بكارگيري آن در ساخت يك حسگر پوشيدني
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شيمي تجزيه
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 75ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
حسگر , حسگر پوشيدني , نانو ذرات نيكل , الكتروسنتز , اكسايش گلوكز , نانو لولههاي كربني , گرافن اكسيد كاهش يافته
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/11/09
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/08/20
چكيده فارسي :
اين پاياننامه به بهينهسازي حسگرهاي مبتني بر فلز نيكل جهت تعيين گلوكز اختصاص دارد كه در ادامه، بهينهترين سيستم بر روي يك بستر پوشيدني پيادهسازي شد. فلز نيكل به دليل مزايايي همچون هزينه پايين، دسترسي آسان و كارايي بالا در اكسيداسيون گلوكز، بهعنوان عنصر حسگري انتخاب شد. اين فلز با استفاده از سه تكنيك الكتروشيميايي شامل ولتامتري چرخهاي، اعمال پتانسيل ثابت و اعمال جريان ثابت با متغيرهاي دستگاهي مختلف، بر روي بسترهاي متنوع الكترود كار شامل الكترود كربن شيشهاي اصلاحنشده، اصلاحشده با گرافن اكسيد كاهشيافته و اصلاحشده با نانولولههاي كربني، نشانش شد. از نانولولههاي كربني و گرافن اكسيد كاهشيافته جهت بهبود هدايت الكتريكي بستر استفاده شد. اثر غلظت گلوكز محيط بر شدت سيگنالها با استفاده از تست ولتامتري پالس تفاضلي، مورد بررسي قرار گرفت و بدين ترتيب براي هر حسگر منحني كاليبراسيون رسم شد و ارقام شايستگي بررسي گرديد. بهينهترين حسگر بدست آمده بر اساس ارقام شايستگي يعني حسگر ساخته شده بر روي بستر كربن شيشهاي اصلاح نشده با تكنيك ولتامتري چرخهاي و سرعت روبش mV/s 75 بود. در اين حسگر حساسيت µA.mM-1.cm-2 26147 ، حد تشخيص mmol/L 000040/0 و انحراف استاندارد نسبي در غلظت mmol/L 0001/0 برابر با 96/0 و در غلظت mmol/L 0009/0 برابر با 95/0 ملاحظه شد. جهت ساخت حسگر پوشيدني ياد شده، از فيلتر كاغذي تحت عنوان بستر حسگر استفاده شد كه به منظور پوشاندن تخلخل آن و تهيه بستر يكنواخت، با لايهاي از محلول 5% وزني/ وزني پليمر ترموپلاست پلييورتان حل شده در حلال تترا هيدرو فوران پوشش داده شد. در قدم اول تنها الكترود كار بر روي بستر پوشيدني چاپ گرديد و از الكترود مقابل پلاتين و الكترود مرجع نقره/ نقره كلريد تجاري براي تكميل سيستم سه الكترودي استفاده شد. جوهر استفاده شده در چاپ دستي الكترود كار از حل كردن پودر گرافيت در محلول 5% وزني/ وزني ترموپلاست پلييورتان /تترا هيدرو فوران ساخته شد. سپس نيكل مشابه با بهينهترين سيستم غيرپوشيدني، بر روي الكترود كار حاصل نشانش گرديد. مشابه مرحله قبل، اثر غلظت گلوكز محيط بر شدت سيگنالها با استفاده از تست ولتامتري پالس تفاضلي، مورد بررسي قرار گرفت. ارقام شايستگي در اين حسگر نيز بدست آمد. حساسيت حسگر بهينه µA.mM-1.cm-2 65/57، حد تشخيص mmol/L 0035/0 و انحراف استاندارد نسبي در غلظت mmol/L 0001/0 برابر با 5/2 و در غلظت mmol/L 0009/0 برابر با 1/6 ملاحظه شد. در قدم دوم هر سه الكترود بر روي بستر پوشيدني پوشش داده شده، چاپ شدند. الكترود شبه مرجع با چسب نقره بر روي فيلتر كاغذي پوشش داده شده، چاپ شد و پس از خشك شدن الكترود مقابل پلاتين و الكترود كار طبق آنچه در مرحله اول براي چاپ الكترود كار ذكر شد بر روي بستر مذكور چاپ گرديدند. رسانايي الكترودهاي چاپ شده تست شد و سپس نيكل مشابه با بهينهترين سيستم غيرپوشيدني، بر روي الكترود كار چاپ شده نشانش گرديد. اثر غلظت گلوكز محيط بر شدت سيگنالها با استفاده از تست ولتامتري پالس تفاضلي، مورد بررسي قرار گرفت. براي سيستمهاي پوشيدني نيز، منحنيهاي كاليبراسيون و ارقام شايستگي مورد مطالعه قرار گرفتند. حساسيت اين حسگر µA.mM-1.cm-2 68/4، حد تشخيص mmol/L 003/0 و انحراف استاندارد نسبي در غلظت mmol/L 0001/0 برابر با 62/0 و در غلظت mmol/L 0009/0 برابر با 1/6 ملاحظه شد.
چكيده انگليسي :
This thesis focuses on the design of nickel-based sensors for glucose monitoring, with the most efficient sensor identified in the first stage printed on a wearable substrate. Nickel was chosen as the sensing element due to its advantages, including low cost, easy accessibility, and high efficiency in glucose oxidation. In the first stage, nickel was electrochemically deposited using three different electrochemical methods, including cyclic voltammetry (CV), potentiostatic, and galvanostatic techniques with varying instrumental parameters. The depositions were carried out on various working electrode substrates, including bare glassy carbon electrodes, glassy carbon electrodes modified with reduced graphene oxide (rGO), and glassy carbon electrodes modified with carbon nanotubes (CNTs). Carbon nanotubes and reduced graphene oxide were employed to improve the electrical conductivity of the substrate. The effect of glucose concentration in the environment on signal intensity was evaluated using differential pulse voltammetry (DPV), and calibration curves were drawn for each sensor while assessing their performance metrics. In the second stage, the optimal sensor, was printed on a wearable substrate. To construct the wearable sensor, a membrane filter from a domestic water purifier was used as the sensor substrate. To create a uniform platform and cover all pores, the substrate was coated with a layer of 5% w/w thermoplastic polyurethane (TPU) dissolved in tetrahydrofuran (THF). To design a wearable three-electrode system the reference electrode was printed using silver paste, and after drying, the counter and working electrodes were printed using graphite powder dissolved in a 5% w/w solution of thermoplastic polyurethane (TPU) in tetrahydrofuran (THF). The conductivity of the printed electrodes was tested. Nickel was then deposited on the printed working electrode using the same process as the optimal non-wearable system. The effect of glucose concentration on signal intensity was again evaluated using DPV. Calibration curves and performance metrics were also studied for the wearable systems. Finally, the effect of several interferences on the response of the wearable sensor was investigated.
استاد راهنما :
اسماعيل حيدري
استاد مشاور :
محمد ديناري
استاد داور :
محمدمحسن مومني هامانه , نفيسه فهيمي كاشاني
