دانلود مقاله تکرارپذیری و نفوذپذیری

اکسیدها و اکسی- هیدرکسیهای فلزی کاربردهای بسیار زیادی در زمینههای مختلف مثل پوششهای حفاظتی برای جلوگیری از خوردگی فلزات، زمینههای الکتروشیمیایی، الکترونیک، ساخت مواد مغناطیسی، زیست حسگرها و مبدلهای نوری، باتریهای لیتیومی و سایر زمینههای تکنولوژی دارند. اکسیدهای فلزی در سالهای اخیر بیشترین کاربردها را در زمینههای الکتروکاتالیز و حسگرهای pH داشته اند [5] . بسیاری از اکسیدهای فلزی نیمه رساناهایی با خواص الکتریکی و نوری منحصر بفرد هستند. بنابراین، کاربردهای ویژه و فراوانی در ساخت منابع ذخیره کننده اکسیژن ، خازنها و ابرخازنها [6] ، مواد الکتروکرومیک و الکترودهای نیمه رسانا دارند. نانوذرات اکسید فلزی به خاطر نسبت سطح به حجم زیاد، هدایت الکتریکی مناسب، پایداری شیمیایی و فیزیکی بالا و سازگاری زیاد با مولکول‌ها و زیست مولکول‌ها، بسترهای مناسبی برای تثبیت زیست مولکول‌ها و مولکول‌های ردوکس جهت ساخت حسگرها و زیست حسگرها هستند. نانو ذرات اکسید روتنیم هم از این امر مستثنی نبوده و به دلیل سازگاری زیاد با زیست مولکول‌ها، سطح موثر بالا، هدایت الکتریکی مناسب، بی اثر بودن الکتروشیمیای در محیطهای فیزیولوژیی و اسیدی و پایداری مکانیکی و شیمیایی زیاد و همچنین حالتهای اکسایش مختلف مشتقات روتنیم و برگشت پذیری الکتروشیمیایی آنها در سالهای اخیر به طور گسترده برای تثبیت زیست مولکول‌ها و مولکول‌های مختلف به کار رفته اند. در سالهای اخیر نیز تحقیقات زیادی روی سنتز این نانو ذرات و کاربرد آنها در زمینه های الکتروکاتالیزوری و صنعتی صورت گرفته است[9 -7] .
1-7- الکترودهای کربن شیشهای
Widget not in any sidebars

کربن شیشهای یک ترکیب کربندار غیرگرافیتی است که ظاهری براق و شبیه به شیشه دارد. ترکیبات غیرگرافیتی از پلیمرهایی که دارای چندین اتصال عرضی هستند حاصل میشوند و وجود این اتصالات به تشکیل شبکههای کریستالی در حین حرارت دادن کمک میکند. کربن شیشهای از لحاظ ساختمانی از کریستالهایی به عرض 5 نانومتر تشکیل شده که این کریستالها تا دمای ̊C2700 نیز به گرافیت تبدیل نمیشوند. خواص فیزیکی و شیمیایی این ترکیب متفاوت از گرافیت و دیگر ترکیبات کربن است، دانسیته آن پایین (3 g/cm5/1-4/1)، نفوذپذیری آن کم، قدرت و مدول کششی آن بیشتر از گرافیت بوده و سختی و جلای شیشه را دارد. میزان نفوذ مایعات و گازها در آن بسیار کم است و مخلوط (1:1) اسید سولفوریک و اسید نیتریک در دمای Cº100 بعد از 5 ساعت روی آن موثر واقع میشود. به دلیل پایداری مکانیکی و شیمیایی بالا در ساخت وسایل آزمایشگاهی (بوته و اتصالات)، ساخت خازنهای الکتریکی بسیار مرغوب [10] و ساخت الکترودهای الکتروشیمیایی در ابعاد و اشکال مختلف (میلهای، مشبک و به صورت پودر) استفاده میشود [11].
اما بیشترین کاربرد این الکترودها در شیمی استفاده از آنها بهعنوان یک الکترود ایدهآل در واکنش‍های الکتروشیمیایی میباشد و میتوان گفت که هیچ الکترودی به اندازه آن درشیمی تجزیه مورد استفاده قرار نگرفته است. از مشخصات این الکترود می توان به مواردی مثل جریان زمینه بسیار کم (کمتر از µA1 برای الکترودی با قطر mm 2)، پایداری الکتریکی، مکانیکی، شیمیایی و حرارتی بسیار خوب، پنجره پتانسیل بسیار وسیع (2 -تا 2 +ولت)، جذب سطحی مناسب ترکیبات آلی و معدنی اشاره نمود.
کربن شیشهای (یا شیشه مانند) به دلیل داشتن خواص گفته شده معروف میباشد. ماده تشکیل دهندهی آن به وسیله یک برنامه گرمایش به دقت کنترل شده و از یک رزین پلیمری (رزینهای سلولزی، رزینهای فنل فرمالدهید و یا پلی فرفوریل الکل) پیش مدلسازی شده در اتمسفر بی اثر تهیه میشود. ساختمان کربن شیشهای شامل نوارهای ظریف در هم پیچیدهای متشکل از صفحات شبه گرافیتی با اتصال عرضی میباشد. به دلیل داشتن چگالی بالا و کوچک بودن منافذ، به روش مخصوصی برای پرکردن منافذ نیاز ندارد. با این حال پیش تیمار سطح را معمولا برای به وجود آوردن الکترودهای کربن شیشهای فعال و تکرارپذیر و افزایش کارایی تجزیهای آنها به کار می‍برند. روشهای متفاوتی برای پیش تیمار این نوع از الکترودها وجود دارد که از جمله پیش تیمار از طریق صیقل دادن آن با استفاده از ذرات آلومینا، شستشوی آن با آب بدون یون و خشک کردن و یا استفاده از پیش تیمارهای الکتروشیمیایی، شیمیایی، گرمایی و یا لیزری را میتوان نام برد [12].
1-8- فعالسازی سطح الکترود وانواع آن
به اصلاح سطح الکترود با انجام پیش تیمارهای مختلف که سبب افزایش فعالیت الکتروشیمیایی سطح الکترود میشود، در اصطلاح فعالسازی سطح الکترود گفته میشود [13]، که انواع آن به طور مختصر در زیر آمده است.
1- پولیش دادن: سادهترین راه فعالسازی سطح الکترودهای کربنی است که در آن سطح الکترود را با استفاده از موادی مانند ذرات ریز آلومینا و یا ذرات الماس تمیز میکنند، نتیجه این کار حذف آلودگیها از سطح الکترود است که در اثر پولیش مناسب، یک سطح صاف وآینهای حاصل می‍شود، این کار موجب افزایش تکرارپذیری الکترود در طی واکنشهای اکسایش-کاهش می‍گردد.
2- فعالسازی حرارتی: فعالسازی حرارتی معمولا تحت خلا انجام میگیرد. برای انجام فعالسازی حرارتی معمولا الکترود کربن شیشهای در داخل یک تیوب کوچک قرار میگیرد و با تابش حرارتی یک ترموکوپل در داخل محفظهای که فشار هوا درآن کمتر از6-10×2 تور میباشد، فعالسازی انجام میشود. در اثر فعالسازی حرارتی تنها سطح الکترود از آلودگیها پاک میشود [14].
3- فعالسازی لیزری: اعمال پالس لیزری با زمان کوتاه (ns 10) و با شدت بالا میتواند سرعت انتقال ناهمگن الکترون را برای الکترود کربن شیشهای افزایش دهد. اعمال پالسهای لیزری با زمان کوتاه به عنوان یک روش سریع و تکرارپذیر برای پاک کردن و فعالسازی سطح الکترود به کار میرود [15].
4- فعالسازی با امواج صوتی- رادیویی: این امواج با تأمین انرژی مازاد سیستم ردوکس و یا زدودن آلودگیهای سطح موجب افزایش سطح الکترود میشوند و یا در برخی از واکنشها مانند اندازه‍گیری بعضی از فلزات، باعث کاهش یا حذف مزاحمتها میشوند [16].
5- فعالسازی با حلال: برخی بررسیها نشان میدهد بعضی از حلالها مانند اتانول، ایزوپروپیل الکل، استونیتریل و سیکلوهگزان میتوانند با پاک کردن سطح الکترود از آلودگیها موجب افزایش سرعت انتقال الکترون شوند [71].
1-8-1- روشهای قرار دادن اصلاحگر بر سطح الکترود
در حالت کلی هفت روش برای چسباندن پلیمرها به سطح وجود دارد:
1- قرار دادن الکترود در محلولی از پلیمر سپس خشک کردن حلال آن .
2- قرار دادن چند قطره از محلول پلیمری بر روی الکترود و تبخیر حلال آن .
3- قرار دادن چند قطره از پلیمر روی الکترود و چرخاندن آن با یک سرعت ثابت .
4- الکترود در محلولی از مونومر قرار گرفته و با اعمال پتانسیل به الکترود، پلیمر بر روی سطح مورد نظر تشکیل میشود .
5- رسوبدهی الکتروشیمیایی در مورد پلیمرهایی که یکی از فرمهای اکسیدی یا احیایی آن نامحلول باشد به کار گرفته میشود .
6- منبع انرژی برای عمل پلیمریزاسیون از امواج رادیویی تامین می شود .
7- کوپلیمریزه کردن مونومرهای دو یا چند عاملی است. این عمل میتواند به صورت شیمیایی، الکتروشیمیایی، فوتولیتیکی، رادیویی و یا حرارتی انجام گیرد. این عمل به منظور افزایش پایداری، نفوذپذیری یا تغییر در خواص انتقال الکترونی انجام میگیرد .
1-8-2- ساختار اصلاحکنندههای سطح
این ساختار ها به پنچ دسته تقسیم میشوند:
1- فیلمهای پلیمری چندگانه مانند ساختارهای دو لایه [18].

Share this post

Post navigation

You might be interested in...