فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:89
پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته شیمی تجزیه
عنوان : تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی واجد یون های نیکل و کاربرد آن برای اکسایش الکتروکاتالیزی متانول و فرمالدهید
فهرست مطالب:
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه 1
فصل دوم: تئوری 6
2-1- مایعات یونی 7
2-2- تاریخچه مایعات یونی 7
2-3- خواص مایعات یونی 9
2-4- کاربردهای مایعات یونی 11
2-4-1- استفاده از مایعات یونی جهت ترسیب الکتروشیمیایی فلزات و نیمه رساناها 11
2-4-2- استفاده از مایعات یونی در کروماتوگرافی 12
2-4-3- استفاده از مایعات یونی در پیل¬های سوختی با غشای پلیمری 12
2-5- الکترود های اصلاح شده شیمیایی 13
2-5-1- الکترود¬های اصلاح شده با فیلم¬های پلیمری 13
2-5-2- الکترودهای اصلاح شده با پلیمرهای قالب مولکولی 15
2-5-3- الکترودهای اصلاح شده با نانوذرات 16
2-5-4- الکترودهای اصلاح شده با آنزیم¬ها 17
2-6- الکتروکاتالیز در سطح الکترودهای اصلاح شده 18
2-7- کاربرد اصلاح¬گر در بافت خمیرکربن 20
فصل سوم: بخش تجربی 23
3-1- مواد شیمیایی 24
3-2- تجهیزات 25
3-3- الکترودهای مورد استفاده 25
3-4- روش ساخت الکترودکار 26
فصل چهارم: تهیه الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی فاقد و واجد نیکل و بررسی رفتار الکتروشیمیایی
آنها 27
4-1- کلیات 28
4-2- مطالعه پاسخ الکتروشیمیایی الکترودهای T-CPE و IL/CPE به روش ولتامتری چرخه¬ای 28
4-3- مطالعه امپدانس الکتروشیمیایی الکترودهای خمیر کربن ساده و خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی 30
4-4- تهیه الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل (Ni/IL/CPE) 31
4-5- بررسی اثر سرعت روبش پتانسیل بر رفتار Ni/IL/CPE 34
4–6- پاسخ الکتروشیمیایی Ni/IL/CPEبه روش کرونوآمپرومتری با پله پتانسیل دو گانه 37
4–7- نتیجه گیری 39
فصل پنجم: استفاده از الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل(II) برای الکتروکاتالیز
فرآیند اکسایش متانول 40
5-1- کلیات 41
5-2- بررسی فرآیند اکسایش متانول در سطح الکترود¬ خمیر کربن 41
5-3- بررسی فرآیند اکسایش متانول در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی فاقد و واجد Ni(II) 42
5-4- تاثیر افزایش غلظت متانول بر فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش متانول 47
5-5- بررسی فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش متانول در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده به روش کرونوآمپرومتری
با پلۀ پتانسیل دوگانه 49
5-6- محاسبۀ ضریب نفوذ متانول و ثابت سرعت واکنش شیمیایی کاتالیزی بین متانول و محل های فعال نیکل 51
5-7- پایداری الکترود اصلاح شده 53
5-8- نتیجه گیری 53
فصل ششم: استفاده از الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل(II) برای الکتروکاتالیز فرآیند
اکسایش فرمالدهید 55
6-1- کلیات 56
6-2- بررسی فرآیند اکسایش فرمالدهید در سطح الکترود خمیرکربن ساده و الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی 57
6-3- بررسی الکتروکاتالیز اکسایش فرمالدهید در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد Ni(II) به
روش ولتامتری چرخه¬ای 58
6-4- اثر سرعت روبش پتانسیل بر فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش فرمالدهید 60
6-5- بررسی فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش فرمالدهید در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل
به روش کرونوآمپرومتری با پلۀ پتانسیل دوگانه 62
6-6- محاسبۀ ثابت سرعت واکنش شیمیایی کاتالیزی بین فرمالدهید با محل های فعال نیکل 64
6-7- نتیجه گیری 65
نتیجه گیری کلی 66
پیشنهادات 69
منابع 70
چکیده انگلیسی 76
فهرست شکل ها
شمای 2-1- کاتیون ها و آنیونهای متداول در مایعات یونی
شمای 2-2- تعداد مقالات منتشر شده در رابطه با مایعات یونی در سال¬های اخیر
شکل 3-1- ساختار مایع یونی به کار رفته جهت تهیه الکترود اصلاح شده
شکل4-1- الف) ولتاموگرام¬های چرخه¬ای الکترود¬های خمیر کربن (a) و خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی (b) در محلول آبی شامل...
شکل 4-2- نمودار نایکویست امپدانس فارادایی مربوط به الکترود خمیر کربن ساده (نمودار a) و الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی (نمودار b) در حضور محلول آبی شامل...
شکل 4-3- الف) ولتاموگرام¬های چرخه¬ای متوالی الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد Ni(II) در محلول M 1/0 NaOH در سرعت روبش پتانسیل...
شکل 4-4- ولتاموگرام های چرخه¬ای گونه¬های نیکل تثبیت شده بر سطح الکترودهای خمیر کربن (a) و الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی (b) در شرایط یکسان...
شکل 4-5- الف) ولتاموگرام های چرخه ای الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل (II) در محلول M 1/0 سدیم هیدروکسید در سرعت¬های روبش پتانسیلی مختلف...
شکل 4-6- (الف) کرونوآمپروگرام با پتانسیل دوگانهNi/IL/CPE در محلول سدیم هیدروکسید M 1/0. پله های اول و دوم به ترتیب برابر با 65/0وV 3/0 نسبت به الکترود شاهد است. (ب) نمودار کوترل قسمت آندی کرونوآمپروگرام ارائه شده در شکل الف.
شکل 5-1- ولتاموگرام های چرخه¬ای الکترود خمیرکربن درمحلول آبی شامل M 1/0 سدیم هیدروکسید دارای غلظت های مختلف متانول...
شکل 5-2- ولتاموگرام های چرخه ای الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی فاقد نیکل در محلول M1/0 سدیم هیدروکسید در غیاب (a) و در حضور...
شکل 5-3- ولتاموگرام های چرخه ای الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل (II)درمحلول آبی شامل M 1/0 سدیم هیدروکسید دارای غلظت¬های...
شکل 5-4- الف) کرونوآمپروگرام با پلۀ پتانسیل دوگانۀ الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد Ni(II) در حضور غلظت های...
شکل 5-5- نمودار تغییرات نسبت جریان کاتالیزی به جریان حدی بر حسب جذر زمان بر اساس داده های استخراج شده از کرونوآمپروگرام های (a) و (d) در...
شکل 6-1- ولتاموگرام های چرخه ای مربوط به (الف) الکترود خمیرکربن اصلاح نشده و (ب) الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی در محلول آبی شاملM 1/0 سدیم هیدروکسید دارای غلظت¬های مختلف....
شکل 6-2- ولتاموگرام¬های چرخه¬ای الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل در محلول M 1/0 سدیم هیدروکسید دارای غلظت¬های مختلف...
شمای 6-1- مکانیسم الکتروکاتالیزی اکسایش فرمالدهید در سطح الکترود اصلاح شده
شکل 6-3- الف) ولتاموگرام های چرخه ای الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل (II)در محلولmM 5 فرمالدهید و سود...
شکل 6-4- الف) کرونوآمپروگرام های با پلۀ پتانسیل دوگانۀ الکترود خمیرکربن اصلاح شده با مایع یونی واجد نیکل در غیاب (a) و در حضور غلظت¬های ...
شکل 6-5- نمودار تغییرات نسبت شدت جریان کاتالیزی(IC) به شدت جریان حدی (IL) بر حسب جذر زمان، بر اساس داده های استخراج شده از کرونوآمپروگرام های (a) و (c) در شکل6-4.
فهرست جداول
جدول 3-1- مشخصات مواد شیمیایی مورد استفاده در این تحقیق 24
جدول 5-1- مقایسه کارآیی Ni/IL/CPE با برخی از سایر الکترودهای اصلاح شده برای اکسایش الکتروکاتالیزی متانول در
محیط قلیایی 49
جدول 5-1- مقایسه کارآیی Ni/IL/CPEبا برخی از سایر الکترودهای اصلاح شده برای اکسایش الکتروکاتالیزی فرمالدهید 65
چکیده:
در این کار، از مایع یونی 1-بوتیل3-متیل ایمیدازولیوم بیس(تری فلوئورومتیل سولفونیل) ایمید به عنوان اصلاحگر جهت ساخت نوع جدیدی از الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی استفاده شد. فنون اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی و ولتامتری چرخه¬ای نشان داد که این الکترود اصلاح شده نسبت به الکترود خمیر کربن فاقد این مایع یونی، افزایش قابل ملاحظه¬ای در سرعت انتقال الکترون و هدایت الکتریکی نشان می¬دهد. سپس با فرو بردن این الکترود اصلاح شده در محلول نیکل سولفاتM 0/1 و متعاقباً اعمال ولتامتری چرخه¬ای متوالی در محیط قلیایی، گونه¬های نیکل(II) به سطح الکترود متصل شدند. بدین ترتیب الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی واجد یونهای نیکل (Ni/IL/CPE) ساخته شد و رفتار الکتروشیمیایی این الکترود نیز با استفاده از ولتامتری چرخه¬ای و کرونوآمپرومتری مورد بررسی قرار گرفت.
این الکترود به طور موفقیت آمیزی برای اکسایش الکتروکاتالیزی متانول و فرمالدهید به کار رفت. الکترواکسایش این ترکیبات از طریق یک مکانیسم واسطه شده توسط گونه¬هایNi(III)/Ni(II) انجام می¬شود. نکته قابل توجه دانسیته جریان الکتروکاتالیزی بالای (2mA cm- 6/17 برای متانول و 2- mA cm2/16 برای فرمالدهید) بدست آمده توسط این الکترود است. با استفاده از روش کرونوآمپرومتری، ثابت سرعت واکنش کاتالیزی برای اکسایش متانول و فرمالدهید محاسبه شد. در خاتمه مقایسه کارایی این الکترود با برخی از الکترودهای اصلاح شده توسط سایر اصلاح¬گرها قبلی نشان داد که این الکترود از قابلیت الکتروکاتالیزی خوبی برای الکترواکسایش متانول و فرمالدهید برخوردار است.
واژه¬های کلیدی:
مایع یونی، اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی، ولتامتری چرخه¬ای، کرونوآمپرومتری، متانول، فرمالدهید، الکتروکاتالیز، الکترود خمیر کربن اصلاح شده.