نانوکامپوزیت پلیمری حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم برای تشخیص وجود فلزات سنگین با چشم غیرمسلح‎

نانوکامپوزیت پلیمری حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم برای تشخیص وجود فلزات سنگین با چشم غیرمسلح‎

پژوهشگران دانشگاه شهید بهشتی موفق به ساخت حسگری شده اند که تشخیص وجود فلزات سنگین در نمونه را با چشم غیرمسلح امکان پذیر می کند.

پژوهشگران دانشگاه شهید بهشتی در طرحی که مورد تشویق ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری قرار گرفت، موفق به ساخت حسگری شده اند که تشخیص وجود فلزات سنگین در نمونه را با چشم غیرمسلح امکان پذیر می کند. در صورت کاربرد این حسگر ، تعیین مقادیر یون های فلزات در محل نمونه انجام شده و ملزومات دستگاهی گران بها و حجیم آزمایشگاهی و نیز مشکلات انتقال نمونه به آزمایشگاه برطرف خواهد شد.

ضرورت تشخیص ساده، ارزان و حساس یون های فلزی سمی در طیف گسترده ای از کاربرد ها، مانند مدیریت فرایندهای صنعتی، کنترل کیفیت مواد غذایی، تشخیص تهدیدهای شیمیایی و نظارت بر محیط زیست غیرقابل انکار است. متاسفانه، این مواد عواملی هستند که همواره در محیط زیست وجود دارند.

در این کار، نانوکامپوزیت پلیمری حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم ، به عنوان یک حسگر رنگی بسیار گزینشی و حساس طراحی شده است. این حسگر برای تشخیص سطوح فوق العاده ناچیز یون های جیوه و سرب در نمونه های محیطی به کار رفته است.

به گفته دکتر رویا صدقی، محقق این طرح، انواع مختلفی از روش های تحلیلی جهت اندازه گیری یون های فلزات سنگین وجود دارد که بسیار حساس بوده و دارای حد تشخیص پایینی نیز هستند. با این حال، به دلیل استفاده از دستگاه های حجیم و نیز هزینه بالا، کاربرد این روش ها محدودیت های خاصی دارد. بنابراین، نیاز به فناوری های جدید، که سریع، قابل حمل و مقرون به صرفه باشند، افزایش یافته است.

وی مزیت های حسگر طراحی شده را بدین شرح بیان کرد: استفاده از حسگر شیمیایی طراحی شده بر پایه تشخیص رنگی، بسیار ساده بوده و حساسیت بسیار بالایی در شناسایی یون های فلزی سنگین دارد. از طرفی به دلیل تشخیص و شناسایی چشمی یون ها، این روش نیازمند تجهیزات پرهزینه نیست. علاوه بر این، از مهم ترین مزایای آن کاهش حد تشخیص شناسایی یون های جیوه و سرب نسبت به ارقام گزارش شده در دیگر کارهای تحقیقاتی است.

این محقق در ادامه به دلیل استفاده از نانوکامپوزیت پلیمری اشاره کرد و افزود: با توجه به پایین بودن غلظت یون های فلزی سنگین ، بهتر است قبل از شناسایی و اندازه‌گیری این یون ها، عمل پیش تغلیظ انجام بگیرد. بنابراین ابتدا با استفاده از نانوکامپوزیت پلیمری ، عمل پیش تغلیظ به صورت گزینشی انجام گرفته و در مرحله بعدی شناسایی یون های فلزی جیوه و سرب با استفاده از تشکیل کمپلکس انجام شده است.

وی توضیح داد: جاذب پلیمری موجود در این حسگر ، در صورت وجود یون جیوه از سفید به بنفش و در صورت وجود یون سرب از سفید به قرمز تغییر رنگ می‌دهد. حد تشخیص نانوحسگر سنتز شده در شناسایی یون جیوه ۱ میکروگرم بر لیتر و برای یون سرب ۱۰ میکروگرم بر لیتر است، که در شناسایی مقادیر بسیار ناچیز این عناصر سمی در نمونه‌های محیطی بسیار کاربردی است.

صدقی توضیح داد: این حسگر به طور همزمان می تواند در تشخیص و حذف کامل این یون های فلزی در محدوده غلظت گسترده به کار رود. همچنین ساخت آن ساده و سریع بوده و به دلیل تکرار پذیری و قابلیت اعتماد در نتایج برای تعیین این یون ها قابل استفاده خواهد بود.

به گفته‌ی وی، در روند ساخت این حسگر ، ابتدا نانوذرات سفید دی اکسید تیتانیوم به دلیل عدم ایجاد تداخل رنگ انتخاب و سنتز شده است. در ادامه با اصلاح سطح نانوذرات ، گروه های عاملی فعال، جهت پلیمریزاسیون مونومر های وینیلی که دارای هترواتم مناسب باشند، بر روی بستر ایجاد شدند.

این محقق بیان کرد: ساختار جاذب سنتز شده با استفاده از روش های مختلف از جمله XRD ، FT-IR ، TGA ، SEM و آزمون EDS مشخصه یابی و به اثبات رسید. نانوکامپوزیت پلیمری ذکر شده تحت شرایط بهینه، به عنوان جاذب موثر جهت جذب انتخابی یون های جیوه و سرب از محلول آبی ، مورد استفاده قرار گرفت.

نتایج این تحقیقات در مجله Journal of Hazardous Materials (جلد ۲۸۵، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۰۹ تا ۱۱۶) به چاپ رسیده و از همکاری دکتر رویا صدقی، عضو هیات علمی دانشگاه شهید بهشتی ، بهاره حیدری و محمد بهبهانی حاصل شده است.

علاقه مندان برای استفاده از حمایت تشویقی ستاد توسعه و فناوری نانو می توانند به صفحه حمایت تشویقی مقالات ISI مراجعه کنند.

لینک خبر

منبع: معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری