پژوهش های کاربردی در شیمی
سال:1397 | دوره:12 | شماره:4 |تعداد مقالات:15

امروزه با توجه به آلودگی هوا ناشی از دود ماشین ها و کارخانه ها باید تمهیداتی برای آشکارسازی و پایش انتشار این ترکیب های آلوده کننده اندیشید. یکی از روش های آشکارسازی این ترکیب ها استفاده از حسگرهای اکسید فلزی نیم رسانا است. این حسگرهای گازی اکسید فلزی برای تشخیص گازها در کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی دارای مزایای بسیاری ازجمله هزینه کم و تولید آسان هستند. به هرحال، کارایی این حسگرها به عوامل متفاوتی ازجمله طبیعت ساختار، ریخت شناسی، مواد افزودنی دوپه شده به ساختار آن ها و. . . بستگی دارد. از مهم ترین این حسگرها می توان به قلع دی اکسید اشاره کرد. از این رو، در این کار مروری اثر مواد افزودنی متفاوت شامل فلز، اکسید فلز و کربن بر ویژگی حسگری قلع دی اکسید موردبررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که این مواد افزودنی بر ریخت شناختی، حساسیت، انتخاب پذیری، سرعت پاسخ و دمای پاسخ تأثیر می گذارند.

امکان بازیابی نقره از سد باطله معدن آهنگران با عوامل متفاوت فروشویی شامل سولفوریک اسید، نیتریک اسید، هیدروکلریدریک اسید و سدیم سیانید رقیق موردبررسی قرار گرفت. تأثیر غلظت اسیدهای معدنی نشان داد که بهترین بازیابی نقره با هیدروکلریدریک اسید 6 مولار، سولفوریک اسید 4 مولار و نیتریک اسید 5 مولار و در زمان فروشویی 90 دقیقه به دست می آید. افزایش بیشتر غلظت اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریدریک تأثیر چندانی برافزایش بازیابی نقره نداشت. همچنین، نقش عامل اکسیدکننده H2O2 نیز بر بازیابی نقره موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیش ترین بازیابی نقره با سولفوریک اسید در غلظت 2 مولار هیدروژن پراکسید به دست می آید و پس ازآن با افزایش غلظت هیدروژن پراکسید بازیابی کاهش می یابد. افزون بر این، از روش طراحی آماری آزمایش ها برای بررسی عامل های مهم بر بازیابی نقره با استفاده از سدیم سیانید استفاده شد. نتایج نشان داد که از میان عامل های اصلی، درصد جامد و از بین تأثیر متقابل عامل ها، اثر متقابل درصد جامد و pH بیش ترین تأثیر را بر نرخ استخراج نقره داشته اند. بیش ترین بازیابی نقره (58/16 درصد) با استفاده سدیم سیانید تحت شرایط 11~pH، درصد جامد 20، اندازه ذره های 75 میکرون (200 مش)، 0/1158 گرم بر تن سدیم سیانید و مدت زمان فروشویی 4 ساعت به دست آمد.

در سال های اخیر مایع های یونی به دلیل ویژگی های منحصربه فردشان توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این ویژگی ها شامل پایداری گرمایی بالا، فشار بخار ناچیز، حلالیت در آب و حلال های آلی، گستره وسیع نقطه ذوب و قابلیت بازیافت است. مایع های یونی عامل دار، افزون بر نقش حلال می توانند دارای ویژگی زیستی مؤثری باشند. در این پژوهش، یک روش ساده و کارامد برای تهیه دو مایع یونی کایرال 1-(4-(((1-کربوکسی اتیل)کربامویل)بنزیل)پیریدینیم کلرید CECBPy]Cl] و1-(4-(((1کربوکسی اتیل)کرباموتیویل)بنزیل) پیریدینیم کلرید CECTCBPY]Cl] از اسید آمینه طبیعی آل(+) آلانین ارائه شده است. ساختار این ترکیب ها با استفاده از طیف سنجی IR، ا1HNMR و 13CNMRمورد تأیید قرار گرفتند. پس از سنجش چرخش نوری و بررسی ویژگی ضد باکتری ترکیب های سنتز شده به روش تعیین کمترین غلظت مهارکننده رشد در محیط کشت مایع انجام شد. در ادامه، از روش اندازه گیری مقدار بازداری رادیکال های آزاد 2، 2-دی فنیل-1-پیکریل هیدرازیل (DPPH ) برای سنجش اثر ضداکسیداتی نمونه ها استفاده شد. نتایج نشان داد که در بین مواد سنتز شده، 1-(4-(((1-کربوکسی اتیل)کرباموتیویل)بنزیل)پیریدینیم کلرید CECTCBPY]Cl] اثر ضداکسیداتی بیشتری دارد.

بنتونیت یک کانی رسی است که به دلیل داشتن مساحت سطح بالا گزینه مناسبی برای نشاندن نانوذره های اکسید فلزی مانند روی اکسید بر آن و درنتیجه تهیه نانوچندسازه است. در سال های اخیر، کاربردهای متفاوتی از این نوع نانوچندسازه ها در تصفیه آب و پساب توسط پژوهشگران بررسی شده است. بر همین اساس در این کار پژوهشی، نمونه بنتونیت با استفاده از آسیاب گلوله ای سیاره ای پودر شد. سپس، با روش تخریب ژل تحت تابش امواج فراصوت و با استفاده از نشاسته، نانوچندسازه ZnO/Bentonit تهیه شد. نانوچندسازه تهیه شده با روش های پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی تفکیک انرژی (EDX) شناسایی و کارایی نمونه برای حذف یون نیترات از آب موردبررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که فاکتورهای محیطی از قبیل pH، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت آنیون نیترات در درصد حذف مؤثر هستند. با به دست آوردن شرایط بهینه، مشاهده شد که 6/0 گرم از نانوچندسازه، 70 % نیترات موجود در آب حاوی mg/l 30 نیترات را حذف می کند.

در این پژوهش، اثرات افزودنی نانوآلومینیم و فرایند اختلاط بر رفتار گرمایی ترمیت Al/CuO با استفاده از روش های تجزیه گرماییDSC و تصویربرداری FE-SEM بررسی شد. نتایج تجزیه DSC نشان داد که مخلوط ترمیتی µ m-Al/nm-CuO فاقد واکنش گرماده است. اما اشتعال مخلوط های µ m-Al50%+nm-Al50%]/nm-CuO، [µ m-Al80%+nm-Al20%]/nm-CuO، [µ m-Al95%+nm-Al5%]/nm-CuO و nm-Al/nm-CuO به ترتیب در 600/9، 604/0، 605/5 و º C 608/4 رخ داد. بررسی رفتار گرمایی این مخلوط ها نشان داد که هر چه مقدار افزودنی نانوآلومینیم در فرمولاسیون µ m-Al+nm-Al]/nm-CuO] بیشتر باشد، مخلوط ها غیرحساس تر و پرانرژی تر می شوند. همچنین، اختلاط فراصوت، دمای اشتعال مخلوط های سه جزئی گفته شده را کاهش و گرمای واکنش آن ها را افزایش داد. این بهبود در ویژگی گرمایی، با شکستن کلوخه ها و بهبود در کیفیت اختلاط با استفاده از امواج فراصوت توضیح داده شد. در گام بعدی، سینتیک واکنش nm-Al/nm-CuO تهیه شده به دو روش اختلاط فیزیکی ساده و اختلاط فراصوت بررسی شد. نتایج نشان داد که مخلوط تهیه شده به روش اختلاط فراصوت نسبت به مخلوط تهیه شده به روش اختلاط فیزیکی ساده، انرژی فعال سازی کمتری دارد. همچنین، اشتعال مخلوط nm-Al/nm-CuO تهیه شده به روش اختلاط فراصوت در یک مرحله اصلی رخ داد، در حالی که مخلوط ترمیتی مشابه که با روش اختلاط فیزیکی ساده تهیه شده بود، دو مرحله واکنش اصلی داشت.

در این طرح پژوهشی، تهیه و رفتار رسانایی یک هیدروژل ابر جاذب رسانا و رهایش کنترل شده دارو با این هیدروژل، موردبررسی قرارگرفته است. برای این منظور، هیدروژل ابرجاذب رسانا بر پایه گوار، با روش هم بسپارش پیوندی تکپار آکریلیک اسید در مجاور مقادیری از نانولوله های کربنی و با به کارگیری شبکه ساز متیلن بیس آکریل آمید و آغازگر آمونیم پرسولفات در محیط آبی تهیه شد. نمونه به دست آمده با روش های طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، ولتامتری چرخه ای و میکروسکوپ الکترونی عبوری شناسایی و اثر مقدار نانولوله های کربنی بر برخی ویژگی های نانوچندسازه ها بررسی شد. با افزایش مقدار معینی نانولوله های کربنی به هیدروژل، مقدار ژل، تورم تعادلی در آب مقطر، حساسیت به pH و رسانایی الکتریکی افزایش می یابد. در مرحله دوم کار، داروی سیس پلاتین داخل هیدروژل بارگذاری شده و با تحریک الکتریکی مناسب و ایجاد شوک، درصد داروی رهایش یافته در محلول بافر فسفات موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد هیدروژل تهیه شده، گزینه مناسبی برای رهایش کنترل شده دارو است.

برای نخستین بار، یک جاذب باقدرت جذب مناسب بر پایه بسپارهای قالب مولکولی، برای استخراج انتخابی ترکیب نارینجنین تهیه شد. تکپار عاملی متاکریلیک اسید، پیونددهنده عرضی تری متیل پروپان تری متاکریلات، آغازگر 2و 2'-آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل، ملکول هدف نارینجنین و حلال استونتریل برای تهیه بسپار و براساس واکنش بسپارش رسوبی به نسبت مولی 1: 4: 20 مورد استفاده قرار گرفتند. طی فرایند استخراج، ملکول هدف جداشده و شبکه بسپاری نانوحفره قالب دار شده، تهیه شد که قادر است به صورت گزینش پذیر، ماده زیست فعال نارینجنین را از مخلوط های شامل این ترکیب جدا کند. به منظور مقایسه کارآیی این بسپار، نمونه قالب دار نشده با همان واکنشگرها ساخته شد، با این تفاوت که بسپار جدید فاقد مولکول هدف در ساختار خود است. گزینش پذیری بسپار قالب مولکولی تهیه شده، برای نارینجنین موردبررسی قرار گرفت و کوئرستین نیز به عنوان ماده رقابتی با ساختاری مشابه مولکول هدف انتخاب شد. بر اساس آزمایش های به عمل آمده ظرفیت پیوند بسپار برای ترکیب نارینجنین 284mg. g-1 و برای ترکیب کوئرستین 70mg. g-1 به دست آمد. تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی بر سطوح بسپار دلالت بر آن دارند که قطر ذره های کروی بسپار تهیه شده، حدود 900 نانومتر است. برای اندازه گیری مقدار تخلخل، سطح ویژه و قطر حفره های بسپار، از روش آنالیز جذب-واجذب با گاز نیتروژن استفاده شد. براساس اندازه گیری به عمل آمده، بسپارهای قالب گیری شده دارای سطح ویژه 389m2. g-1 بوده اند.

الفین های سبک (اتیلن، پروپیلن و بوتیلن) می توانند به صورت مستقل از منابع نفتی و با استفاده از متانول تولید شوند. در این پژوهش، کاتالیست HZSM-5 به روش آب گرمایی تهیه شده و با روش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، جذب-واجذب نیتروژن (BET)، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) و جذب-واجذب آمونیاک (NH3-TPD) شناسایی شد. کاتالیست دارای ریخت شناسی میکروکره بود که منجر به ایجاد ساختار مزو حفره و تسهیل فرایند نفوذ شد. براساس نتایج تعیین مشخصه، کاتالیست دارای بلورینگی و مساحت سطح بالا و ویژگی اسیدی مناسب بود. نتایج نشان داد که مقدار تبدیل متانول در حضور این کاتالیست بالا (5/99 %) و گزینش پذیری آن برای الفین های سبک بالا (82 %) بود. همچنین، طول عمر کاتالیست (72ساعت( به نسبت بالا بود. به منظور بهبود بیشتر بازده تولید، واکنش ها و سینیتیک های مناسب منطبق بر عملکرد کاتالیست تعیین و فرایند تبدیل متانول به الفین ها (MTO) شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی و آزمایش های تجربی همخوانی بسیار خوبی نشان دادند. با بهینه سازی عامل های سینیتیکی و عملیاتی فرایند MTO، مقدار تبدیل متانول به 100 % و گزینش پذیری کاتالیست برای الفین های سبک به 1/94 % افزایش پیدا کرد. بررسی عملکرد کاتالیست برای فرایند MTO در شرایط عملیاتی بهینه به دست آمده نیز نتایج شبیه سازی را تأیید کرد که نشانگر کاربردی بودن شبیه سازی و بهینه سازی انجام شده است.

در این پژوهش، جاذب جدیدی با پوششدادن نانوذره مغناطیسی آهن با تترااتیل اورتوسیلیکات، سدیم دودسیل سولفات و دی متیل گلی اکسی (Fe3O4@SiO2@SDS/DMG) به عنوان یک روش ساده، ارزان، سریع، برای بازیابی، پیش تغلیظ و اندازه گیری مقادیر ناچیز پالادیم در نمونه های آبی تهیه شد. در این روش پیشنهادی، یون بازداری شده بر سطح فاز جامد، با محلول تیواوره-هیدروکلریک اسید شسته و غلظت آن با طیف سنجی جذب اتمی شعله اندازه گیری شد. عامل های مؤثر بر فرایند استخراج مانند pH محلول، زمان استخراج، نوع و حجم شوینده، مقدار فاز جاذب بر درصد بازیابی یون پالادیم با استفاده از روش ناپیوسته بررسی شد. تحت شرایط بهینه، عامل تغلیظ، حدتشخیص، گستره خطی و انحراف استاندارد نسبی به ترتیب 250، μ gl-1 0/49، 125 تا μ gl-1 3750 و 26/2 % به دست آمد. درنهایت این روش با موفقیت برای بازیابی و اندازه گیری مقادیر ناچیز پالادیم در نمونه های آبی متفاوت به کار گرفته شد. این روش ساده، سریع، با حساسیت و گزینش پذیری خوب است.

در این پژوهش، روش تهیه یک فاز ساکن دستوار جدید بر پایه کالیکس[4]آرن به منظور استفاده در سوانگاری مایع با کارایی بالا (HPLC) گزارش شده است. در این فاز ساکن از مولکول کالیکس[4]آرن مخروطی مشتق شده با 2 گروه L-آلانین متیل استر در لبه بالایی، به عنوان انتخاب گر دستوار استفاده شده است. پیوند انتخاب گر دستوار به سطح سیلیکا با استفاده از گروه های آلیل جانشین شده در لبه پایینی کالیکس[4]آرن و تشکیل پل سولفیدی انجام شده است. نتایج تجزیه عنصری، پیوند 120 میکرومول از انتخاب گر دستوار بر هر گرم از سیلیکاژل را نشان داد. از 1-هگزن برای پوشاندن گروه های مرکاپتو واکنش نداده در سطح سیلیکا استفاده شد. از آن جایی که انتخاب گر دستوار به صورت شیمیایی با سطح سیلیکا پیوند دارد، از این فاز ساکن می توان در هر دو حالت فاز نرمال و معکوس روش سوانگاری مایع با کارایی بالا استفاده کرد. فاز ساکن تهیه شده قابلیت جداسازی مطلوبی را برای جداسازی انانتیومرهای اسیدهای آمینه مشتق شده با 5، 3-دی نیتروفنیل (DNB) از خود نشان داد.

در این پژوهش، پس از پوش شدهی نانوذر ههای مگنتیت با ZnO و TiO2 به روش سل/ژل سعی شد تا تشکیل ساختار و ویژگی مغناطیسی نانوذر ههای هسته/پوسته دو جزیی و سه جزیی با روش پراش پرتو ایکس ) XRD (، میکروسکوپ الکترونی عبوری ) TEM ( و مغناطی سسنج ارتعاشی VSM( ( بررسی شد. رفتار فتوکاتالیستی در تخریب متیلن به لو در گستره صفر تا 120 دقیقه تحت تابش نور خورشید با طی فسنج مرئی/فرابنفش ثبت شد. تغییرات با استفاده از طیف فتولامینسانس ) PL ( و سطح ویژه ب هدست آمده با دستگاه جذب/واجذب نیتروژن ) BET ( بررسی شد. نتایج ب هدست آمده نشان داد که 10 mg/ml نانوذر ههای هسته/پوسته بیش از 90 % از مولکو لهای متیلن به لو را در مدت زمان 120 دقیقه تحت تابش نور خورشید تخریب کرده اند. اما افزایش تعداد پوست هها سبب تغییر نوع نیم رسانا از نوع مستقیم به غیرمستقیم م یشود که به دنبال آن فصل مشترک ناهمگن رفتار فتوکاتالیستی را تضعیف م یکند.

با توجه به اهمیت مقدار هیدرازین در نمونه های آبی متفاوت از نقطه نظرات زیست محیطی و همچنین، کاربرد فراوان این ماده، نیاز است که غلظت آن در نمونه های متفاوت اندازه گیری شود. در این پژوهش، سعی شده است یک الکترود جدید و درعین حال ساده و ارزان برای اندازه گیری هیدرازین پیشنهاد و ارائه شود. این الکترود، یک الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوذره های استرانسیم فرریت است. این الکترود به دلیل وجود نانوذره ها در ساختمان خود حساسیت و انتخاب گری خوبی در الکتروآنالیز هیدرازین دارد. نتایج روش های ولتاسنجی چرخه ای و زمان-آمپرسنجی به خوبی اکسایش کاتالیستی هیدرازین در سطح الکترود پیشنهادی را نشان دادند. حسگر ساخته شده دارای دو گستره خطی، یکی در گستره 5/0 تا 20 میکرومولار و دیگری در گستره 20 تا 600 میکرومولار برای هیدرازین است. این الکترود گزینش پذیری مناسبی در اندازه گیری هیدرازین از خود نشان داد. بررسی تکرارپذیری، تجدیدپذیری و طول عمر الکترود نیز انجام گرفت و نتایج قابل قبولی به دست آمد. اندازه گیری هیدرازین در نمونه های آبی متفاوت مانند آب شهر و آب چاه انجام گرفت. درصدهای بازیابی محاسبه شده در نمونه های حقیقی نشان داد که توانایی الکترود ساخته شده در اندازه گیری نمونه های واقعی خوب و قابل اطمینان است.

در این پژوهش، یک کالیکس دوپار بدون پل جدید، با یک راهبرد نو، شرایط مناسب و راحت تهیه شده است. دوپار کینون-هیدروکینون کالیکس[4]آرن(4) از واکنش مشتق منوکینون کالیکس[4]آرن(3) درحضور کاتالیست مس استات (II) و 1و4-دی آمینوبوتان تهیه و ساختار دوپار به دست آمده با روش های متفاوت طیف سنجی ازجمله IR، 13CNMR، 1HNMR و MS موردبررسی و تأیید قرار گرفت. ازآن جایی که مولکول های درشت حلقه و به ویژه مشتق های کالیکس[4]آرن ها گیرنده های مناسبی برای بازشناسایی مولکول های طبیعی هستند، از ترکیب تهیه شده به این منظور استفاده شد. همچنین، به دلیل نقش کلیدی که دوپامین در عملکرد قلب، عروق و سامانه عصبی مرکزی دارد، این ترکیب به عنوان مهمان انتخاب شد. ثابت تشکیل کمپلکس بین ترکیب 4 (میزبان) و دوپامین (مهمان) با استفاده از طیف سنج فلورسانس محاسبه شد. داده های به دست آمده افزون بر آن که به خوبی نشان دهنده توانایی دوپار تهیه شده در شناسایی انتخابی دوپامین است، از تکرارپذیری مناسبی نیز برخوردار بوده است.

در این پژوهش، روشی مناسب برای تهیه داروی رزی گلیتازون در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از 4-بروموبنزآلدهید، 2، 4– تیازولیدین دی ان و 2-کلروپیریدین به عنوان واکنشگر آورده شده است. این روش شامل چهار مرحله است که در یک مرحله کلیدی آن کمپلکس های فلز حدواسط پالادیم به کارگرفته شده است که موجب افزایش چشمگیر کارایی و بازده کلی واکنش نسبت به روش های پیشین می شود. در مرحله نخست این روش، از واکنش 2-کلروپیریدین و N-متیل اتانول آمین حدواسط 2-(متیل(پیریدین-2-ایل)آمینو) اتان-1-آل به دست می آید که به راحتی جداسازی و در حضور پالادیم استات و 4-بروموبنزآلدهید به 4-(2-(متیل(پیریدین-2-ایل)آمینو)اتوکسی) بنزآلدئید تبدیل می شود. این مرحله کلیدی در روش تهیه، در حضور یک مول درصد از کاتالیست انجام می شود. از واکنش-(2-(متیل(پیریدین-2-ایل)آمینو)اتوکسی) بنزآلدئید با 2، 4– تیازولیدین دی اون و سپس واکنش کاهش، داروی رزی گلیتازون به دست می آید که به راحتی جداسازی و خالص سازی می شود. در انجام مرحله کاهش، کبالت(II) کلرید و دی متیل گلی اکسیم نقش بسیار موثری در افزایش کارایی و بازده واکنش دارند. همه مراحل واکنش در شرایط ملایم انجام می شوند.

ترکیب های آلی فسفره به طور طبیعی و یا پس از استفاده انسان از آن ها به عنوان سموم برای دفع آفات نباتی و یا کودهای شیمیایی، وارد محیط زیست و درنهایت وارد زنجیره غذایی جانداران می شوند. با توجه به آثار نامطلوب آن ها، آشکارسازی این سموم در غلظت های بسیار کم و پیش از آنکه وارد چرخه حیات شوند، به طور کامل ضروری است. زیست حسگرها ابزار مناسبی برای آشکارسازی این سموم هستند. بدین منظور، در این پژوهش زیست حسگر تک آنزیمی مبتنی بر مهار آنزیم کولین اکسیداز با تثبیت آن بر الکترود اصلاح شده با نانولوله های کربنی کربوکسیله ساخته شد. در حضور mM 1 پیش ماده آنزیم (کولین کلرید)، کمترین حد آشکارسازی سم دیازینون 56/0 و دو گستره خطی 5/1 تا µ M 4/2 و 5/5 تا µ M 5/17 به دست آمد. آشکارسازی غلظت های پایین دیازینون با این زیست حسگر و سوانگاری مایع با کارایی بالا (HPLC) مورد مقایسه قرار گرفت. نتیجه به دست آمده از زیست حسگر ساخته شده نسبت به سوانگاری دارای 5/3 درصد خطا بود.