شماره تلفن : 09307584802

خانه ژورنال دانشجویان ایران

Iranian Students Article House

اکسیداسیون الکتروکاتالیتیک برخی کربوهیدرات ها توسط پلی (۱-نافتیلامین)/ نیکل و تبدیل به خمیر الکترود کربنی

Electrocatalytic oxidation of some carbohydrates by poly(1-naphthylamine)/nickel modified carbon paste electrode

DOI: https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2004.03.032

September 2004

 

Abstract

A method of generating a rapidly renewable and reproducible polymer coated electrode surface is proposed. This involves in situ electropolymerization at a monomer modified carbon paste electrode. A carbon paste electrode bulk modified with 1-naphthylamine was used to demonstrate this approach. Then Ni(II) ions were incorporated by immersion of the modified electrode in a 0.1 M Ni(II) ion solution. The electrochemical characterization of this modified electrode exhibits stable redox behavior of the Ni(III)/Ni(II) couple even after potential 500 cycles. Also, cyclic voltammetric and chronoamperometric experiments showed that glucose was oxidized at the surface of this Ni(II) dispersed polymeric modified carbon paste electrode. The electrode was successfully used in the electrocatalytic oxidation of various other carbohydrates. Finally, the electrocatalytic oxidation peak currents of all carbohydrates tested exhibited a good linear dependence on concentration and their quantification can be done easily.

 

Keywords: Carbon paste electrode, 1-Naphthylamine, Carbohydrate, Electropolymerization, Cyclic voltammetry

 

 

اکسیداسیون الکتروکاتالیتیک برخی کربوهیدرات ها توسط پلی (۱-نافتیلامین)/ نیکل و تبدیل به خمیر الکترود کربنی

 

چکیده
روش تولید سریع پلیمری، تجدید پذیر و پوشیده شده با سطح الکترودی پیشنهاد می شود که در حالت الکترو پلیمریزاسیون مونومری که به صورت خمیر الکترود کربن تغییر یافته قرار می گیرد. یک خمیر الکترود کربن توسط ۱- نفتیلامینی که برای نشان دادن این راهکار مورد استفاده قرار میگیرد تغییر شکل میدهد. سپس یونهای Ni(II) با غوطه ور شدن الکترود تغییر یافته در یک محلول یونی ۰٫۱ مول Ni(II) ترکیب میشوند. خصوصیات الکتروشیمیایی این الکترود تغییر شکل یافته ، رفتار اکسایش – کاهش پایداری را در جفت های Ni(III)/Ni(II) حتی پس از ۵۰۰ چرخه ی پتانسیلی نشان میدهد. همچنین، آزمایش های ولتا مترهای چرخشی و کرنو آمپر متریک نشان میدهد که گلوگز اکسید شده در سطح این نیکل توزیع پلیمری پیدا می کند و به الکترود کربن می چسبد.الکترود بطور موفقیت آمیزی در اکسیداسیون الکتروکاتالیتیک کربوهیدرات های گوناگون دیگر استفاده شد. در نهایت ، جریان اوج اکسیداسیون الکتروکاتالیک تمامی کربوهیدرات های آزمایش شده غلظتی بصورت خطی دارند که مقدار آنها را به راحتی می توان بدست اورد.
کلیدواژه: خمیر الکترود کربنی، ۱-نافتیلامین، کربوهیدرات، الکترو پلیمریزاسیون، ولتا متری چرخشی

۱٫ مقدمه
تحقیقات اخیر نشان داده که پوشش سطح الکترودها با غشاهای پلیمری ،راهکارجالبی برای افزایش توان و میدان الکترود های تغییر یافته ی الکتروشیمیایی میباشد.(۴-۱).پلیمر هایی چون: پلی پیرول ،پلی تیوفن و پلی آنیلین در تبدیل الکتروشیمیایی الکترودها به کار برده شده اند.(۹-۵).این رده بندی جدید مواد الکترودی برای بهبود میزان حساسیت و گزینش الکترود و برای کاهش اثرات رسوب در بسیاری از کاربردها ایجاد شده است.(۱۱و۱۰).
از سوی دیگر،کشف الکتروشیمیایی کربوهیدراتهایی که در بسیاری از کاربردهای پزشکی و زیستی و صنعتی بخاطر سادگی و گزینش و هزینه ی پایینشان از اهمیت برخوردارند،یک راهکار دیگری را برای جذب وراهکار های کشف فلوروسانس در تشخیص کربوهیدراتها در آزمایشات FLAوHPLC را فراهم کرده است.نویسندگان مختلفی نشان داده اند که کربوهیدراتها و بویژه گلوگز میتوانند مستقیما در تنوعی از مواد الکترودی شامل فلزاتی چون پلاتینوم ،طلا،مس،ایندیوم،رادیوم،اکسید نیکل،اکسید تانگستن،اکسید روتنیوم و یا ترکیبات پیچیده ای فلزی چون فتالوسیانین کبالت اکسید شوند.بخاطر این مسئله،ذرات فلز در غشاهای ارگانیک نازکی که به عنوان الکتروکاتالیست های موثر با فعالیت بالا برای واکنش های متفاوت الکترودی شناخته شده اند ،پراکنده میشوند.
اخیرا، الکترود های تغییر یافته با ذرات ریز فلزی بدرون ماتریکس پلیمری که برای اکسیداسیون کربوهیدراتها و آمینو اسیدها به کار برده میشود ،رسوب میگردند.kuwanaوهم کارانش copper-nafion را که الکترود ها را برای اکسیداسیون کاتالیتیک کربوهیدراتها اصلاح میکند ،آماده کردند.
همچنین اصلاح الکترود کربن شیشه ای از ۱-پلی نفتیلامین/مس برای اکسیداسیون الکتروکاتالیتیک کربوهیدراتهای مختلف با موفقیت به کار گرفته شدند.در این بررسی ،تصمیم گرفتیم که ترکیبات سودمند اصلاح پلیمرو انتشار ذرات فلزی بدرون یک پلیمر ارگانیک و تکنیک خمیر کربنی را باهم ادغام کنیم.ما مونومر ۱-نفتیلامین را بدرون توده ی خمیر کربنی معرفی کردیم و یک پلیمر پوشیده شده با الکترود را در شرایط الکتروپلیمریزاسیون مونومر بدست آوردیم.در واقع ،این بررسی نشان داد که یک پلیمر تجدید شونده که با اکترود پوشش داده شده میتواند به سرعت در ۱- نفتیلامین اصلاح شده بصورت الکترود خمیر کربنی تولید شود.(NAP/MCPE)
سپس یونهای نیکل بدرون ماتریکس پلیمری از طریق غوطه ور شدن الکترود اصلاح شده ی پلیمری در محلول کلرید نیکل ترکیب میشود.این الکترود برای اکسیداسیون الکتروکاتالیتیک کربوهیدراتهای مختلف به کار برده میشود.

۲) آزمایشات و بررسی ها
۲٫۱: مواد و معرف ها
۱-نفتیلامین از flukaدر دمای ۴۰ درجه تحت فشار کاهش یافته و در وکیوم نگه داری میشود.اسید پرکلوریک از flukaبه عنوان الکترولیت پشتیبان مورد استفاده قرار میگیرد.تمامی کربوهیدراتها از fluka بودند و به محض دریافت، استفاده شدند.سیلیکون با غلظت بالا (=۰٫۹۷۳ gcm-3) از fluka به عنوان مایع چسبناک برای خمیر الکترود کربنی مورد استفاده قرار گرفت.پودر گرافیت (قطر ذرات=۰٫۱mm) از merck به عنوان زیر لایه ی الکترود کار(WE)مورد استفاده قرار گرفت.سایر معرف ها از پایه ی تجزیه ای بودند.

۲٫۲) الکترود کار
۴۴ درصد از (W/W)ترکیب ۱-نفتیلامین (NAP) نسبت به وزن کلی پودر گرافیت توسط حل کردن مقدار داده شده ی NAP در دی اتیل اتر و ادغام دستی با مقدار پودر گرافیت خواسته شده در هاون ساخته شده است.حلال توسط تکان دادن بخار میشود.سپس روغن سیلیکونی اظافه میشود و توسط دست ترکیب میشود تا زمانی که خمیر یکدستی بدست آید.برای ساخت الکترود ،خمیر تهیه شده درون یک انتهای تیوپ شیشه ای با قطر داخلی ۳٫۵ میلیمتر بطور محکم بسته بندی میشود و یک سیم مسی بدرون انتهای دیگر برای تماس الکتریکی وارد میشود.سطح جدید الکترود بسرعت توسط دفع کردن یک اتصال کوچک از خمیر با یک میله استیل ضد زنگ تولید میشود و صاف کردن سطح ایجاد شده بر کاغذ سفید تا زمانی که یک سطح درخشان و همواری مشاهده گردد.

۲٫۳: کاربرد ابزار و وسائل
بررسی های الکتروشیمیایی با استفاده از یک potentiostat/galvanostat(BHP 2061-C سیستم تحلیلی الکتروشیمیایی،BEHPAJOOH،IRAN) انجام شدند و با یک کامپیوتر شخصی پنتیوم ۲ به یک پرینتر ۶Lلیزری HP متصل شند.یک سیم پلاتینومی به عنوان یک الکترود کمکی مورد استفاده قرار گرفت. ۱-نفتیلامین اصلاح شده بصورت خمیر الکترود کربنی و یک اتصال دوتایی الکترود Ag/AgCL/KCL(3m)(behpajooh.iram)به ترتیب به عنوان الکترودهای کار و مرجع مورد استفاده قرار گرفتند.

۳) بحث و نتایج
۳٫۱:آماده سازی پلی ۱-نفتیلامین اصلاح شده ی خمیر ااکترود کربنی(P-NAP/MCPE)
در قبل ، غشاهای (P-NAP) پلی(۱- نفتیلامین) در سطح الکترودهای AU،PTو GC با استفاده ازروش های ولتا متری چرخشی بدست آمدند.اخیرا ،آماده سازی P-NAP را در سطح و در حجم الکترودهای خمیر کربنی در ارائه ی کار برای عموم بررسی کرده ایم.
در نتیجه پلیمر های بدست آمده بطور کامل با پلیمر هایی که در سطح سایر الکترودها تهیه شدند قابل مقایسه میباشند.در این بررسی الکتروپلیمریزاسیون در NAP/MCPE(0.44% NAP) درمحلول HCIO4 0.2 مول با برقرار نگه داشتن پتانسیلی در ۰٫۶۵ ولت برای ۲۰۰ ثانیه صورت پذیرفت. واکنش بدست آمده درمحلول NAOH 0.1 مولار فقدان کاملی از فعالیت الکترودها را در محدوده ی پتانسیلی -۰٫۱۵ تا ۰٫۶۵ ولت (شکل ۱) را نشان میدهد.با این حال غشا تحت این شرایط آزمایشگاهی تنزل پیدا نکرد و واکنشش زمانی که الکترود در محلول الکترولیت پشتیبان در PH=1.0 غوطه ور بود،بهبود پیدا کرد..شکل ۱B
۳٫۲)تلفیق یونهای Ni(II) بدرون غشای P-NAPو واکنش الکتروشیمیایی Ni(II)-P-NAPکه بصورت خمیر الکترود کربنی اصلاح شد.(NiLP-NAP/MCPE)
برای تلفیق یونهای Ni(II) بدرون غشای ،P-NAPیک NAP/MCPE الکتروپلیمریز شده در مدار باز در یک محلول آبی خوب تکان داده شده ی ۰٫۱مولNiCL2 قرار میگیرد.انباشتگی نیکل توسط شکل پیچیده ای بین Ni(II)و قسمت آمینها در پشت پلیمر که برای دوره ی زمانی داده شده (زمان انباشتگی ta،)انجام میپذیرد.
شکل ۱:واکنش الکتروشیمیایی P-NAP/MCPE:

(a): در محلول ۰٫۱ مولار NaOH
(b): در محلول ۰٫۲ مولار HCLO4
Scan rate:50mVs-1

شکل ۲ واکنش الکتروشیمیایی NAP/MCPE،P-NAP/MCPEوNi/P-NAP/MCPE را در محلول ۰٫۱ مول NaOHنشان میدهد.از شکل ۲ میتوان دید که از آنجایی که بر NAP/MCPEوP-NAP/MCPE نه اکسیداسیون و نه کاهش رخ داده ،یک موج اکسایش-کاهش پایدار که بخوبی توسعه پیدا کرده بر Ni/P-NAP/MCPE مشاهده گردیده زمانی که پتانسیل بین ۰٫۰ و۰٫۶ ولت متناوب است که به اکسیداسیون Ni(II) وNi(III) با پتانسیل حدکثر ۰٫۴۴ولت و کاهش Ni(III) به Ni(II) با پتانسیل حداکثر ۰٫۳۵ ولت ارتباط دارد.
رفتار اکسایش-کاهش بسیار پایدار است بنابراین هیچ تغییری در نقطه اوج بعد از ۵۰۰ دوره ی پتانسیلی مشاهده نمیشود.پوشش سطح ماده ی فعال ثابت Ni(II) در غشاها میتواند از بار تحت امواج پتانسیلی رایج(شکل۲)با اصلاح برای خط اصلی ارزیابی گردد که مقدارش برای Ni/P-NAP/MCPE 6.8mmol cm-2 بود.

شکل۲: واکنش الکتروشیمیایی الکترودها :
(a): NAP/MCPE
(b): P-NAP/MCPE و (c) Ni/P-NAP/MCPE ، در محلول ۰٫۱ M NaOH با نسبت دید: ۵۰mVs-1
شکل (a)3 ولتاموگرام های چرخشی Ni/P-NAP/MCPE را در محلول ۰٫۱ m NaOH در نسبت دید های مختلف نشان میدهد و شکل (b)3 نقطه ی اکسیداسیون حداکثر P I را در مقابل قرار میدهد که خطی مستقیم است.نقطه ی P I در مقابل Log Vدارای شیبی به تخمین ۰٫۵۳ میباشد (نشان نداده شده).وابستگی خطی و شیب ۰٫۵۳ نشان میدهد که واکنش الکترودی انتشار کنترل شده است.
۳٫۳: اکسیداسیون الکتروکاتالیتیک کربوهیدراتها بر الکترود اصلاح شده
۳٫۳٫۱: مطالعات ولتلمتری چرخشی
طبق مطالعات قبلی، کربوهیدرات ها در PH های بالا(۲۹٫۳۳) اکسیده میشوند.در این بررسی ابتدا اکسیداسیون گلوکز در یک الکترود P-NAP/MCPE بدون تلفیق نیکل توسط بررسی های ولتامتریک چرخشی در محلول ،۰٫۱ m NaOHمورد بررسی و مطالعه قرار گرفت .نتایج توعی برای بررسی پتانسیل از ۰٫۲۵ تا .۵ ولت در مقابل Ag/AgCL در شکل ۴ نشان داده شده است.
واکنش الکتروشیمیایی P-NAP/MCPE در حضور گلوگز در شکل ۴ نشن داده شده: افزودن ۱ مول گلوکز به محلول آلکالین بر واکنش الکتروشیمیایی P-NAP/MCPE هیچ تغییری ایجاد نمیکند.شکل ۴b
واکنش الکتروشیمیایی Ni/P-NAP/MCPE در محلول آلکالین ( به عبارت دیگر ۰٫۱ مول NaOH) پیک های آندی و کاتدی بخوبی تعریف شده ای را با همکاری جفت های اکسایش-کاهش Ni(II)/Ni(III) نشان میدهد.شکل ۴C
همانطور که میتوان دید ، بر روی گلوگز اضافه شده (۱Mm) یک افزایش پیک آندی و یک کاهش در پیک کاتدی (شکل ۴D) وجود دارد.این رفتار همان رفتار معمولی است که برای اکسیداسیون واسط به صورت زیر انتظار میرود:

دانلود مقاله انگلیسی و ترجمه کامل فارسی

 

 

 

من سامان نصیری نویسنده این مقاله هستم.

تاریخ انتشار: 11 سپتامبر 2020
9 بازدید
دسته بندی: سایر موضوعات

مطالب مرتبط

دیدگاه ها

مجوزها و نمادها


logo-samandehi

پل های ارتباطی با ما …

تبریز ، بخش مقصودیه ، خیابان ارتش جنوبی، کوچه شهید شهابی ، بن بست باغچه ، پلاک ۸۷ ، طبقه 4
تلفن تماس : 04135421108-09307584802
ایمیل : entofa@gmail.com


Unit4,No87,Baghcheh Alley,South Artesh ST,Azadi ave,MAGHSUDIYEH, Tabriz, Iran
کلیه حقوق این وب سایت محفوظ می باشد . طراحی و توسعه آلسن وب    All rights reserved © 2020 Entofa