پديد آورنده :
خسروشاهي، زهرا
عنوان :
ساخت حسگر زيستي غير آنزيمي براي اندازه گيري الكتروشيميايي گلوكز بر پايه نانوكامپوزيت فوم گرافن سه بعدي- نانوذرات پايه مس
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي، انتخاب و مواد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
سيزده، ۱۰۷ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده، مهشيد خرازيها
استاد مشاور :
عليرضا علافچيان
توصيفگر ها :
حسگر زيستي الكتروشيميايي , گلوكز , گرافن سه بعدي , حسگر غير آنزيمي , نانوذرات پايه مس
استاد داور :
محمدعلي گلعذار، شيدا لباف
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/05/27
چكيده فارسي :
چكيده هدف از اين پژوهش ساخت حسگر زيستي بدون آنزيم بر پايه فوم گرافن سهبعدي نانوذرات پايه مس به عنوان يك نانوكامپوزيت الكتروكاتاليست براي تشخيص ولتامتري گلوكز است در اين راستا ابتدا نانوكامپوزيت اكسيد گرافن احيا شده نانوذرات پايه مس با استفاده از عاملهاي احيايي متفاوت هيدرازين آسكوربيك اسيد آلوئهورا و آسكوربيك اسيد آلوئهورا سنتز و عامل احيايي بهينه توسط آزمونهاي پراش پرتوايكس ميكروسكوپ الكتروني روبشي ولتامتري چرخهاي و طيفسنجي امپدانس الكتروشيمايي تعيين شد نتايج نشان داد كه عامل احيايي آسكوربيك اسيد باعث ايجاد نانوكامپوزيت با توزيع يكنواخت نانوذرات 633 131 Cu2O نانومتر بر روي اكسيد گرافن احيا شده ميشود همچنين به دليل توزيع يكنواختتر با غلظت بيشتر نانوذرات بر روي اكسيد گرافن احيا شده براي اين كامپوزيت داشتن كمترين ميزان مقاومت انتقال بار بين سطح الكترود و محلول 50 0 22 3 كيلواهم و بيشترين فعاليت الكتروكاتاليستي عامل احيايي آسكوربيك اسيد به عنوان عامل احيايي بهينه براي سنتز نانوذرات پايه مس انتخاب شد در ادامه فوم گرافن سهبعدي با روش قالب فداشونده ذرات كروي پلياستايرن 4 0 3 2 ميكرومتر و دو نسبت متفاوت اكسيد گرافن به پلياستايرن 59 5 و 58 51 سنتز و نسبت بهينه 59 5 ساختار سهبعدي مزو و ميكرومتخلخل با اندازه 052 002 نانومتر و 2 8 1 ميكرومتر با توجه به خروج كامل قالب فداشونده و عدم تغيير شكل قالب در حين فرايند انتخاب شد پس از آن فوم نانوكامپوزيتي گرافن سهبعدي نانوذرات پايه مس با استفاده از عامل احيايي آسكوربيك اسيد و محلول پيشساز مس كلريد مس دو آبه با غلظتهاي مختلف سنتز شد ارزيابي خواص فيزيكي و شيميايي اين فوم نشاندهنده وابسته بودن نوع و اندازه نانوذرات پايه مس به غلظت محلول پيشساز مس است به طوري كه براي محلول پيشساز مس با كمترين غلظت 50 0 موالر نانوذرات Cu Cu2O با كمترين اندازه 04 03 نانومتر با اندازه آگلومره 83 062 نانومتر روي سطح گرافن سهبعدي سنتز شد ويژگيهاي الكتروشيمياي و توانايي تشخيص گلوكز توسط آزمونهاي طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي ولتامتري چرخهاي و لتامتري پالس تفاضلي ارزيابي شد وجود پاسخ الكتروشيميايي براي حسگر زيستي بر پايه فوم گرافن سهبعدي نانوذرات پايه مس بعد از افزودن گلوكز نسبت به گرافن سهبعدي توانايي اين فوم براي تشخيص بدون آنزيم گلوكز را به دليل وجود نانوذرت پايه مس نشان ميدهد همچنين ارزيابي فعاليت الكتروشيميايي فوم گرافن سهبعدي نانوذرات پايه مس با غلظتهاي مختلف پيشساز مس نشاندهنده باالترين فعاليت الكتروكاتاليستي و چگالي جريان پيك اكسيداسيون گلوكز براي فوم گرافن سهبعدي نانوذرات Cu Cu2O با كمترين غلظت محلول پيشساز مس 50 0 موالر است علت اين مشاهده افزايش خاصيت الكتروكاتاليستي و توانايي انتقال الكترون فوم به دليل تشكيل نانوذرات Cu Cu2O با اندازه ريزتر است بنابراين فوم گرافن سهبعدي نانوذرات Cu Cu2O با غلظت محلول پيشساز مس 50 0 موالر داراي عملكرد عالي براي تشخيص الكتروشيميايي بدون آنزيم گلوكز است به طوري كه حسگر زيستي ساخته شده با اين فوم داراي حساسيت باالي 98 032 ميكروآمپر بر ميليموالر بر سانتيمتر مربع محدوده خطي وسيع 01 8 0 ميليموالر حد تشخيص پايين 61 ميكروموالر و گزينشپذيري عالي در حضور عوامل مزاحم موجود در نمونه واقعي است كلمات كليدي حسگر زيستي الكتروشيميايي گلوكز گرافن سهبعدي حسگر غير آنزيمي نانوذرات پايه مس
چكيده انگليسي :
Fabrication of non enzymatic biosensor based on three dimensional graphene foam decorated by Cu based nanoparticles for electrochemical glucose detection Zahra Khosroshahi z khosroshahi@ma iut ac ir Date of submission 13 April 2018 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisors F Karimzadeh Prof karimzadeh f@cc iut ac irM Kharaziha Assist Prof kharaziha@cc iut ac irAbstractThe aim of this research is to fabricate a non enzymatic biosensor based on three dimensional graphene 3DG foam decorated by Cu based nanoparticles NPs as electrocatalytic nanocomposite for voltammetric glucosedetection First Cu based NPs@rGO nanocomposite was synthesized by different reductant agents hydrazine Aloe vera ascorbic acid and ascorbic acid Aloe vera and the effects of reduction agents on properties of as prepared nanocomposites were evaluated by scanning electron microscopy SEM Energy dispersive X rayspectroscopy EDS X ray powder diffraction XRD and electrochemical method The results showed thatthe composite synthesized by ascorbic acid displayed much enhanced performance i e more concentration ofCu based NPs with size of 633 131 nm on surface of rGO nanosheets better electrocatalytic activity leastcharge transfer resistance 3 22 0 05 K and antibacterial activity After that 3DG foam were synthesizedwith Polystyrene PS particle 2 3 0 4 m as template guide and with graphene oxide GO to PS ratio of95 5 and 85 15 and the ratio of 95 15 three dimensional structure with meso and micropores with pore sizeof 200 250 nm and 1 8 2 m were detected as optimized due to completely removed of PS template Next theCu based NPs@3DG foam was synthesized with a redox reaction between Cu ions and 3DG using ascorbicacid and different concentrations of Cu precursor The physical and chemical results showed decrease of CuPrecursor led to formation of Cu Cu2O nanoparticle with minimum size 30 40 nm and agglomeration size of260 38 nm on the 3DG foam surface The electrochemical properties and glucose detection were evaluatedby cyclic voltammetry CV electrochemical impedance spectroscopy EIS and Differential pulsevoltammetry DPV tests Existence of more electrochemical response for Cu based NPs@3DG foams than3DG after addition of glucose showed higher ability of Cu based NPs@3DG foam than 3DG for glucosedetection due to Cu based NPs Furthermore the Cu based NPs@3DG foam with minimum Cu precursorconcentration 0 05 M has more electrocatalytic activity and glucose oxidation peak current due to having Cu Cu2O NPs with least size Therefore Cu Cu2O NPs@3DG foam with Cu precursor concentration of 0 05 Mrevealed excellent performance toward glucose detection Such that the biosensor fabricated with this foamhas the high sensitivity of 230 89 A mM 1 cm 2 and selectivity in a linear range of 0 8 10 mM and detectionlimit of 16 M Keywords Electrochemical sensor Glucose Three dimensional graphene Non enzymatic sensor Cu basednanoparticles
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده، مهشيد خرازيها
استاد مشاور :
عليرضا علافچيان
استاد داور :
محمدعلي گلعذار، شيدا لباف
