الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۶
کد مقاله
CHEM16
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
حسگر گازی شیمیایی با انتخاب پذیری بالا بر اساس عامل دار شدن نانو لوله‌های کربنی چند دیواره با پلی (اتیلن گلیکول)
نام انگلیسی
A highly selective chemical gas sensor based on functionalization of multi-walled carbon nanotubes with poly-ethylene glycol
Multi-walled carbon nanotubes; Gas sensing properties; Poly(ethylene glycol); Functionalization
مرجع به فارسی
کالج شیمی و علوم مواد, دانشگاه شانکسی, چین، الزویر
مرجع به انگلیسی
College of Chemistry & Materials Science, Shaanxi Normal University, China; Elsevier
کشور
چین
حسگر گازی شیمیایی با انتخاب‌پذیری بالا بر اساس عامل‌دار شدن نانو لوله‌های کربنی چند دیواره با پلی(اتیلن گلیکول)
چکیده
یک حسگر گازی جدید با انتخاب‌پذیری بالا بوسیله اصلاح شیمیایی نانو لوله‌های کربنی چند دیواره که محتوی گروههای کربوکسیل (MWNT-COOH) با پلی(اتیلن گلیکول) (PEG) در حضور N وN ـ دی‌سیکلوهگزیل ـ کربودی‌ایمید (DCC) می‌باشند، ساخته شده است. پاسخ‌دهی مقاومتی نمونه‌های فیلم به بخارهای آلی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. درصد پیوند و طیفهای ارتعاشی بوسیله یک تجزیه کننده وزن سنجی گرمایی (TGA)، یک اسپکتروسکوپ مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و یک اسپکترومتر (طیف‌سنج) رامان تعیین شده است. نتایج تجربی نشان داد که حسگرهای تولید شده، انتخاب‌پذیری شیمیایی بالا، پاسخ سریع و تکرارپذیری خوب یا پایداری طولانی به بخار کلروفرم را نشان می‌دهند که این ویژگیها به خواص پلیمرهای PEG پیوند یافته با MWNTها نسبت داده می‌شوند. علاوه بر این، برای توضیح پاسخ‌دهی از برهمکنش پیوند هیدروژنی و تئوری تورم استفاده گردید.
واژه‌های کلیدی: نانو لوله‌های کربنی چند دیواره، خواص حس‌کنندگی گاز، پلی(اتیلن گلیکول)، عامل‌دار شدن
از هنگام کشف نانو لوله‌ها (CNTها) در سال ۱۹۹۱ [۱]، فعالیتهای مربوط به تحقیقات علمی از تحقیقات پراکنده اولیه به سمت تشکیل تدریجی یک سیستم منظم کشیده شده است. در دهه گذشته، CNTها بعنوان کاندیداهای ایده‌آل برای اسبابهای حسگر با مقیاس نانو پدیدار شده‌اند و توجه فیزیکدانها، شیمیدانها، دانشمندان مواد و مهندسینی، که مرهون خواص فیزیکی و شیمیایی جذاب آنها هستند، را بطور فزاینده‌ای به خود جلب نموده اند. این خواص فیزیکی شیمیایی عبارتند از: مساحت سطحی بالای فراهم شده بوسیله حفره‌های توخالی مرکزی و دیواره‌های بیرونی برای جذب سطحی گاز، تمایل به تغییر خواص شیمیایی در دمای اتاق و در حضور گازهای مختلف [۵-۲].
پلیمرها بعنوان مواد جاذب، می‌توانند به آسانی به فرمهای حالت جامد نظیر فیلم‌های نازک، که در اغلب کاربردها به آنها نیاز می‌باشد، طراحی و ساخته شوند [۱۱]. با این وجود، انحلال‌پذیری CNTها در حلالها یا پلیمرها به علت جاذبه واندروالسی بین لوله‌ای قوی، کاربردهای آنها را کند می‌کند [۱۲]. در حال حاضر، چندین تحقیق بر روی نانو لوله‌های کربنی عامل‌دار شده با پلیمرها متمرکز شده‌اند تا مزایای کامل خواص منحصر بفرد آنها حاصل شود [۱۵-۱۳]. روش عامل‌دار شدن پلیمری CNTها ابزار مهمی برای اصلاح سازگاری بین پلیمرهای آلی و CNTها و برای تولید حسگرهای نانو لوله‌ای با انتخاب‌پذیری و حساسیت بسیار بالا برای شناسایی گاز می‌باشد. علاوه بر این، چند اصلاح بوسیله میرا کردن یا پوشاندن، بصورت جزئی یا کامل، برای افزایش بیشتر خواص حسگرهای CNT پیشنهاد شده است [۱۹-۱۶]. این موارد ایده‌های خوب را برای تمرکز بر روی MWNTهای عامل‌دار شده با پلیمرهای خطی به ما خواهند داد تا آنکه بتوانیم نسبت به ساخت یک حسگر جدید اقدام کنیم. برای رسیدن به این هدف، اصلاح شیمیایی MWNT-COOH با پلی(اتیلن گلیکول) (PEG) در حضور N و N ـ دی‌سیکلو هگریل ـ کربودی ایمید (DCC) را انجام می‌دهیم. بنابراین، یک نمونه فیلم حس کننده نانو لوله کربنی عملی/ PEG با توزیع یکنواخت، سازگاری خوب و انتخاب‌پذیری و حساسیت اصلاح شده را می‌توان حاصل آورد. انتظار می‌رود که این نوع حسگر را بتوان به آسانی تولید نمود و در دمای اتاق مورد استفاده قرار داد.
نانو لوله‌های کربنی چند دیواره که بر روی سطح آن گروههای هیدروکسیل قرار گرفته‌اند (MWNT-COOH) و به روش رسوب بخار شیمیایی (CVD) تولید شده‌اند، بوسیله شرکت شیمی آلی چنگ‌دو، علوم دانشگاهی چین، با مسئوولیت محدود، با قطر خارجی (OD) اسمی nm 15- 8 ، میزان COOH ـ ۵۶/۲ درصد وزنی، طول حدود mµ۵۰، خلوص بیش از ۹۵% و خاکستر کمتر از ۵/۱ درصد وزنی تهیه شد. N و N ـ دی‌سیکلوهگزیل‌کربودی‌ایمید (DCC) از شرکت مواد آلی آکروس، نیوجرسی، ایالات متحده خریداری شد و به مدت ۴۸ ساعت تحت خلاء در دمای اتاق خشک شد. پلی(اتیلن گلیکول) (PEG) با جرم مولی ۶۰۰۰ از شرکت مواد شیمیایی آلدریچ، ژاپن، وارد شد و قبل از استفاده تحت خلاء خشک شد. تتراهیدروفوران (THF) با سدیم رفلاکس و تقطیر شد. سایر معرفهای شیمایی بصورت تجاری موجود بودند که بدون خالص سازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند.
۲-۲٫ روشهای تجربی
پیوند PEG با نانو لوله‌های کربنی (PEG ـ g ـ MWNT ، در اینجا « g» پیوند را نشان می‌دهد) بوسیله واکنش تراکمی گروههای کربوکسیل بر روی سطح MWNTها به همراه گروههای هیدروکسیل انتهایی PEG با استفاده از DCC بعنوان عامل تراکم انجام شد.
۳-۲٫ اندازه‌گیری و تعیین خصوصیات
عناصر فیلم نازک تهیه شده در بالا به یک آشکارساز مولتی‌متر (Victor VC9808) متصل گردیدند تا تغییر مقاومت فیلم‌های نازک را ثبت نمایند. مقاومت اولیه (R0) در هوای خشک و در دمای اتاق تا زمان تثبیت اندازه‌گیری شد. سپس عناصر رسانایی فیلم نازک فوری به داخل یک فلاسک مخروطی محفوظ از هوا که ته آن پر از بخار حلالهای خالص بود، منتقل شد و تغییر مقاومتی فیلم‌های نازک ثبت گردید. چون این اندازه‌گیری تحت بخار حلال اشباع انجام شد و فشار داخل ظرف یکسان بود، فاصله بین عناصر و سطح حلال برای هر عنصر حس کننده در همان ارتفاع حدود ۲ سانتی‌متری ثابت باقی ماند. تعیین الگوهای پاسخ زمانی مقاومت الکتریکی عناصر به بخارهای حلال مختلف در دمای اتاق انجام شد. این عناصر پس از ۵ دقیقه پایدار شدن، به سرعت بیرون آورده شده و تغییر مقاومت مشاهده و ثبت گردید.
تجزیه (آنالیز) TGA بر روی نانو لوله‌های کربوکسیل‌دار شده انجام گرفت تا مقدار زنجیرهای PEG پیوند یافته روی سطح MWNT-COOH را بررسی نماید. شکل ۱ منحنی TGA مربوط به نمونه‌های PEG ـ g ـ MWNT را نشان می‌دهد. واضح است که یک کاهش وزن کوچک ۲۴/۳ درصدی در شکل ۱(الف) ظاهر می‌شود که به تجزیه گروههای کربوکسیل MWNT-COOH نسبت داده می‌شود. در مقابل، کاهش وزن ۱۰۰ درصدی PEG در نزدیکی دمای C°۴۰۰ روی می‌دهد که ناشی از تجزیه گرمایی نمونه PEG می‌باشد (شکل ۱ (ج) ). کاهش وزن PEG ـ g ـ MWNT عمدتا به علت پلمیرزدایی زنجیرهای PEG است که ۹۳/۷۵% را اشغال می‌کند (شکل ۱(ب)) که نشان دهنده آن است که تعداد زنجیرهای PEG پیوند یافته روی MWNTها بصورت ۹۳/۷۵% تخمین زده می‌شود (این روش می‌تواند به تحقیق قبلی ما ارجاع داده شود[۲۰].
در این تحقیق، ما نشان داده‌ایم که عامل‌دار کردن شیمیایی MWNTها می‌تواند خواص حس کنندگی قابل توجه گاز را نسبت به آشکارسازی کلروفرم بیان کند. نمونه حسگرهای PEG ـ g ـ MWNT با حساسیت بالا، انتخاب‌پذیری عالی و تکرارپذیری خوب یا پایداری طولانی مدت تولید شده‌اند. بنابراین، اصلاح ساختار الکترونیکی MWNTها بوسیله عامل‌دار کردن شیمیایی، روش ارزشمندی را برای توسعه مواد حسگر پیشرفته، ایجاد کرده است. برای تشریح مضمون پاسخ‌دهی انتخابی، می‌توان اینگونه اظهار داشت که رفتار متورم شدگی زنجیرهای PEG پوشیده شده در اطراف MWNTها و نیز برهمکنش میان زنجیرهای PEG، MWNTها و آنالیت‌ها نقش مهمی را در حس کنندگی گاز ایفا می‌نمایند. تغییر مقاومت فیلم‌ها بوسیله تغییر فاصله بین لوله‌ای ناشی از متورم‌شدگی پلیمر از طریق جذب گاز حاصل می‌شود. از طرف دیگر، پاسخ فیلم PEG ـ g ـ MWNT به کلروفرم نسبت به حلالهای دیگر تفاوت دارد که این امر به برهمکنش پیوند هیدروژنی بین مولکولهای حلال و زنجیرهای PEG نسبت داده می‌شود. این برهمکنش تا حد زیادی تحت تاثیر MWNTها قرار می‌گیرد. ما همچنین یک مدل ساختاری از MWNTها بوسیله عامل‌دار کردن با PEG را طراحی کرده‌ایم که اختلاف هر دو سیستم PEG ـ g ـ MWNT و PEG/ MWNT-COOH را توضیح می‌دهد. بطور خلاصه، ما یک صفحه حسگر شبکه‌ای از MWNT-COOH ساده عامل‌دار شده با PEG برای شناسایی یا آشکارسازی بخار ماده آلی در دمای اتاق را ساخته‌ایم. پیشرفتهای انجام شده در اینجا، روشی را برای توسعه حسگرهای نانو لوله‌ای کربنی جهت آشکارسازی مولکولی خاص و بسیار حساس ارائه کرده است.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
