توصيفگر ها :
حسگر شيميايي , حسگر pH , پتانسيومتري , پليآنيلين , حسگر پوشيدني , عرق
چكيده فارسي :
در اين پاياننامه تاثير روش سنتز لايههاي نازك پليآنيلين (PANI) بر مورفولوژي و عملكرد آنها بهعنوان حسگرهاي pH پتانسيومتري مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين كار، فيلمهاي نازك پليآنيلين از طريق سه روش مختلف؛ روش پتانسيواستات (با اعمال پتانسيل ثابت در سه مدت زمان مختلف 100، 200 و 300 ثانيه)، روش گالوانواستات (با اعمال جريان ثابت در سه مدت زمان مختلف 100، 200 و 300 ثانيه) و روش ولتامتري چرخهاي (با استفاده از پتانسيل چرخهاي در سه سرعت روبش مختلف V/s 1/0، 075/0 و 05/0) بر روي الكترود كربن شيشهاي (GCE) به عنوان بستر فعال سنتز شدند. همچنين از چهار اسيد متداول مختلف؛ سولفوريك اسيد، فسفريك اسيد، هيدروكلريك اسيد و پركلريك اسيد به عنوان دوپانت استفاده شد. الكترودهاي كربن شيشهاي اصلاحشده با پليآنيلين (PANI/GCEs) به عنوان حسگرهاي pH با استفاده از محلولهايي با pH مختلف (pH از 5/1 تا 12) با اندازهگيري پتانسيل مدار باز مورد آزمايش قرار گرفته و منحني درجهبندي، ضريب همبستگي، صحت، تكرارپذيري و زمان پاسخ براي آنها به دست آمد و نتايج جهت يافتن بهينهترين حسگر مورد مقايسه قرار گرفت. حسگر ساختهشده به روش گالوانواستات براي مدت زمان 100 ثانيه در سولفوريك اسيد با حساسيت كاليبراسيوني mV/pH 44/74، بهينهترين حسگر ميباشد. اين حسگر داراي زمان پاسخ كمتر از 5 ثانيه و صحت و تكرارپذيري عالي است. در نهايت، بهعنوان يك كار تكميلي، شرايط سنتز اين حسگر در ساخت يك حسگر پوشيدني مبتني بر پليآنيلين براي اندازهگيري pH عرق انسان به كار برده شد. اين حسگر شامل الكترود گرافيت اصلاحشده با پليآنيلين و الكترود نقره چاپشده بهعنوان الكترود مرجع ميباشد. حسگر پوشيدني توسعهيافته، حساسيت mV/pH 22/71 در محدوده pH 2 تا 9 را نشان داد كه اين مسئله نشاندهنده حفظ پاسخ فوقنرنستي توسط حسگر است. اين حسگر براي اندازهگيري pH يك نمونه عرق مصنوعي به كار گرفته شد و با نتايج به دست آمده از يك pH-متر تجاري مقايسه گرديد.
چكيده انگليسي :
In this thesis, the effect of the synthesis method of polyaniline (PANI) thin films on their morphology and performance as potentiometric pH sensors has been studied. In this work, polyaniline thin films were synthesized by three different methods i.e., potentiostatic method (performed by applying a constant potential for three different times i.e., 100, 200 and 300 seconds), galvanostatic method (performed by applying a constant current for three different times i.e., 100, 200 and 300 seconds), and cyclic voltammetry (using the cyclic potential at three different scan rates i.e., 0.1, 0.075 and 0.05 V/s) on glassy carbon electrodes (GCEs) as active substrates. Also, four different common acids i.e., hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, and phosphoric acid were used as dopants. Polyaniline modified glassy carbon electrodes (PANI/GCEs) were tested as pH sensors using different solutions, ranging from pH 1.5 to 12.5, by measuring the open circuit potential to obtain the the calibration curve, correlation coefficient, accuracy, repeatability, and response time, and the results were compared to find the most optimal sensor. The fabricated sensor by galvanostatic method for 100 seconds in sulfuric acid, with a calibration sensitivity of 74.44 mV/pH is the most optimal sensor. This sensor has a response time of less than 5 seconds and excellent accuracy and repeatability. Finally, as a supplementary work, the synthesis conditions of this sensor were used in the fabrication of a polyaniline-based wearable sensor for measuring the pH of human sweat. This sensor consists of a graphite electrode modified with polyaniline and a printed silver electrode as a reference electrode. The developed wearable sensor presented a sensitivity of 71.22 mV/pH in the pH range of 2 to 9. This result indicates that the sensor has maintained Super-Nernstian sensitivity. This sensor was used to measure the pH of an artificial sweat sample and the results were compared with the results of a commercial pH meter.