شیمی کاربردی
سال:1396 | دوره:12 | شماره:44 |تعداد مقالات:17

مشکل اصلی در آند سلول سوختی متانول، سینتیک کند اکسایش متانول می باشد، در نتیجه بخش زیادی از تحقیقات روی توسعه ی اصلاح سطوح فلزی الکترود جهت کاهش اضافه پتانسیل اکسایش متانول انجام شده اشت. در این تحقیق، رفتار الکتروکاتالیزوری نانوذرات مس اکسید در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانولوله های کربن، فیلم پلیمری (4-متیل، اورتوفنیلن دی آمین) در اکسایش الکتروکاتالیزوری متانول مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از روش ولتامتری چرخه ای فیلمی از پلی4-متیل اورتوفنیلن دی آمین، (4-MoPD)، بر سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو لوله کربن چند دیواره تهیه شد. سپس نانو ذرات اکسید مس در حضور سورفکتانت کاتیونی ستیل تری متیل آمونیوم (CTAB) بر سطح الکترود اصلاح شده مذکور الکتروترسیب گردید. آزمایشات ولتامتری چرخه ای نشان داد که اکسیداسیون الکتروکاتالیتیکی متانول روی سطح این الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده براحتی انجام می گیرد. اثرات سرعت روبش پتانسیل و غلظت متانول روی دماغه اکسایش متانول مورد بررسی قرار گرفت. ثابت سرعت و ضریب انتقال الکترون برای اکسایش الکتروکاتالیزوری متانول بر سطح این الکترود اصلاح شده، به ترتیب cm3mol-1.s-1 -600 و cm2.s-1 4,1´10-6 محاسبه شد.

در این پروژه مطالعات نظری بر روی ساختار و ماهیت پیوندهای C®E و E®M در برخی از کمپلکس های N -هتروسیکلیک کاربن با فرمول عمومی (E=Ge, Sn, Pb, M=Cr, Mo, W) [NHC®E2H4®M(CO)5] در سطح تئوری M06/de¦2-TZVP گزارش شده است. انرژی برهمکنش پیوندهای C®E و E®M در کمپلکس های فوق محاسبه و مقادیر حاصل نشان داد که انرژی برهمکنش پیوندهای C ® E و E ® M در حضور اتم M یکسان و با تغییر اتم E از Ge به سمت Pb کاهش می یابد. همچنین با استفاده از محاسبات NBO، مقدار بار اتم ها در کمپلکس ها، انتقال بار و مرتبه پیوند ویبرگ بررسی شد. همچنین آنالیز تفکیک انرژی (EDA) نیز به منظور تعیین ماهیت پیوند های مورد بررسی در کمپلکس های اخیر توسط نرم افزار ADF انجام شد. نتایج نشان داد که در این کمپلکس ها سهم ماهیت الکتروستاتیکی در پیوند های C ® E و E ® M بیشتر از ماهیت کوالانسی است.

ماده منفجره A4، که حاوی 96.5% سیکلونیت (RDX) و 3.5% واکس پارافینی است، یکی از اجزای اصلی انواع مهمات و سرجنگی انواع راکت ها و موشک های دفاعی است. در این تحقیق، رفتار حرارتی و سینتیک تجزیه این ماده با استفاده از روش های آنالیز حرارتی غیرهمدمای دیفرانسیلی (DTA) و وزن سنجی حرارتی (TG) در سرعت های حرارتی مختلفC/min 2o تا 8 موردمطالعه قرارگرفته است. پارامترهای سینتیکی از قبیل انرژی فعال سازی، فاکتور پیش نمایی و دمای بحرانی تجزیه حرارتی این ماده منفجره با استفاده از روش های برازش مدل و مستقل از مدل که توسط کنفدراسیون بین المللی آنالیز حرارتی (ICTAK) برای تجزیه وتحلیل ترموگرام ها پیشنهاد شده است، ارزیابی شدند. نتایج برازش مدل، مقدار میانگین انرژی فعال سازی و فاکتور پیش نمایی را به ترتیبkJ/mol 190.397 وmin 1.89E+22 1/ و مدل واکنش تفکیک حرارتی ماده منفجره را به صورت تابع انتگرالی اتوکاتالیستی A3 با رابطه [-Ln(1-a)]1/3 پیشنهاد می نماید. همچنین، جهت تخمین طول عمر A4 در دماهای بالا، روند کاهش وزن ماده با زمان به روش مستقل از مدل با استفاده از ترموگرام های آنالیز حرارتی تخمین زده شد و نتایج محاسبات، با داده های تجربی آزمون های کهولت تسریع یافته در دمای 140oC مقایسه و با آزمون آماری t تائید شدند. استفاده از این روش، امکان تخمین سریع طول عمر مواد منفجره در دماهای نزدیک به تفکیک حرارتی ماده را فراهم می آورد.

آلودگی منابع آب آشامیدنی به مواد آلی طبیعی (هیومیک اسید) و آلودگی های بیولوژیکی اشرشیاکلی حتی به مقادیر ناچیز در طی فرآیند گندزدایی آب توسط ماده کلر منجر به تشکیل محصولات جانبی گندزدایی متاثر بر سلامت بشر و دیگر موجودات می گردد. در کار پژوهشی حاضر قابلیت حذف هیومیک اسید و اشرشیاکلی از آب های آلوده با استفاده از نانو فتوکاتالیست های تیتانیوم دی اکسید تحت تابش نور فرا بنفش مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا ویژگی های نانو ذرات TiO2 با استفاده از میکروسکوپ روبشی الکترونی وپراش اشعه X تعیین شد. نمونه های آب حاوی مقادیر مختلف هیومیک اسید و باکتری اشرشیاکلی در فتوراکتور طراحی شده در معرض فتوکاتالیست TiO2 و تابش نور UV (30W) قرار داده شدند. در فرایند فتوکاتالیستی تاثیر پارامترهای عملیاتی شدت نور، مقدار کاتالیست و زمان واکنش مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در شرایط مناسب یعنی مقدار فتوکاتالیست 245 میلی گرم بر لیتر، مدت زمان 85 دقیقه و شدت نور 140 وات بر متر مربع، درصد حذف جذب در 254 نانومتر بیش از 94 درصد و حذف کل کربن آلی بیش از 70 درصد می باشد. همچنین فرآیند فتوکاتالیستی بطور موثری موجب غیر فعالسازی باکتری اشرشیاکلی می شد.

نانو اکسید های قلع دو و چهار ظرفیتی (SnO2 / SnO) با روش سل- ژل از کلرید قلع دو ظرفیتی (SnCl2) در محیط نشاسته تهیه شد. ساختار نانو اکسید های تهیه شده را با بکارگیری روش های مختلف طیف سنجی از جمله FT-IR، UV و XRD و SEM مورد بررسی و تایید قرار گرفت. سپس تاثیر پارامتر دمای کلسینه شدن ژل بر روی اندازه نانو ذرات کسیدفلزی تولید شده بررسی گردید. با توجه به نتایج بدست آمده متوسط اندازه ذرات محاسبه شده با بکارگیری رایطه دبای-شرر برای نمونه نانو اکسید فلزی SnO و یا SnO2 سنتز شده به ترتیب برابر با 11.75 و 11.19 نانومتر می باشد. در بخش دیگری از این کار تحقیقاتی، مطالعاتی بر روی خاصیت ضدمیکروبی نانواکسیدهای سنتز شده انجام شد. بر طبق نتایج حاصل نانو اکسید قلع جهار ظرفیتی کارایی مناسبی به عنوان یک ترکیب ضد میکربی دارد در حالی که نانو اکسید قلع دو ظرفیتی هیچگونه اثر ضد میکروبی ندارد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نانو اکسید قلع چهار ظرفیتی (SnO2) با غلظت 10 میلی گرم بر میلی لیتر بر روی باکتری های گرم منفی موثر بودو علاوه بر این نانو اکسید فوق می تواند مانع از رشد باکترهای سودوموناس آئروژینوزا (PTCC 1214)، سودوموناس آئروژینوزا (نمونه بالینی)، اشریشیا کلی (PTCC 1330)، کلبسیلا و مخمر کاندیدا آلبیکنس (PTCC 5027) گردد.

در این کار پژوهشی یک حسگر نوری جدید و ارزان برای اندازه گیری بنزآلدهید، که فرآورده اکسایشی خطرناک بنزیل الکل موجود در داروهای تزریقی است، معرفی شده است. این حسگر بر اساس تثبیت واکنشگر 2، 4- دی نیتروفنیل هیدرازین در غشاء پلیمر PVC، و واکنش افزایش هسته دوستی 2، 4- دی نیتروفنیل هیدرازین با بنزآلدهید استوار است که موجب افزایش جذب حسگر در طول موجnm 366 می شود. متغیرهای مختلفی که بر علامت نوری حسگر اثر گذار هستند مانند pH محلول، ترکیب اجزای سازنده غشاء و نوع نرم کننده بهینه شدند. محلول بافر عمومی با 2= pH و دی بوتیل فتالات به ترتیب به عنوان محیط بهینه اندازه گیری و نرم کننده مورد استفاده قرار گرفتند. در شرایط بهینه، حسگر دارای زمان پاسخ 6 دقیقه، دامنه غلظتی خطی ppm 4.0-100.0 و حد تشخیص 0.6ppm است. اثر مزاحمت ترکیبات گوناگونی که ممکن است در نمونه های دارویی یافت شوند، بر روی اندازه گیری بنزآلدهید مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که حسگر نوری تهیه شده از گزینش پذیری خوبی نسبت به بنزآلدهید برخوردار است. حسگر پیشنهادی پاسخ برگشت پذیری دارد و از تکرار پذیری خوبی برخوردار است. این حسگر با موفقیت برای اندازه گیری بنزآلدهید موجود در آمپول های سدیم دیکلوفناک و پیروکسیکام بکار گرفته شده است.

شبیه سازی دینامیک مولکولی روشی مناسب برای مدل سازی میکروسکوپی مواد است و در شاخه های مختلف علوم و تکنولوژی کاربرد فراوان دارد. اندازه گیری تجربی خواص ترمودینامیکی تعداد زیادی از مواد را به دلیل هزینه بالا و صرف زمان زیاد اقتصادی نیست. با استفاده از روش های محاسباتی مانند شبیه سازی دینامیک مولکولی، می توان خواص ترمودینامیکی آن ها را محاسبه و نتایج حاصل را با داده های تجربی مقایسه نمود. یکی از مباحث مهم در شبیه سازی دینامیک مولکولی، بکار بردن قواعد ترکیب مناسب برای برهمکنشهای جفت غیر همسان است. در این پژوهش خواص حجمی مایع یونی (1-بوتیل 3-متیل ایمیدازولیوم هگزا فلوئورو فسفات)، استو نیتریل و مخلوط آن ها با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و قوانین ترکیبی سه گانه برای برهمکنشهای جفت غیر همسان موردبررسی قرار گرفته و با تطبیق نتایج حاصل با داده های تجربی، میزان صحت هر کدام از قواعد ترکیبی مورد بحث قرار گرفته است.

در دودهه اخیر، شاخص جابجایی شیمیایی مستقل هسته ای (NICS) در بسیاری از مقالات برای سنجش میزان آروماتیسیته ترکیبات آلی و معدنی استفاده شده است. در این پژوهش خصلت آروماتیکی، غیر آروماتیکی و ضد آروماتیکی در حلقه های مختلف نانوساختار های کاسه ایشکل کورونن (C24H12)، کورانولن (C20H10)، سومانن (C21H12) و سیرکیومتریندن (C36H12) که زیرساخت های فولرن (C60) می باشند، با استفاده از این شاخص بررسی شده است. ابتدا ساختارها در سطح نظری (d,p)B3LYP/6-311+G بهینه شدند و محاسبات فرکانسی در همین سطح برای اطمینان از رسیدن به ساختارهای صحیح مربوطه، انجام شد. محاسبات NMR در همین سطح برای تعیین تنسورهای پوشیدگی مغناطیسی به منظور محاسبه شاخص آروماتیسیته NICS و NICSzz در سطح مولکول و یک آنگستروم بالا و پایین و برای حلقه های مختلف هر مولکول انجام شد و از آن ها برای بحث در خصوص آروماتیک، غیرآروماتیک یا ضدآروماتیک بودن موضعی و نیز خصلت آروماتیکی کلی چهار مولکول فوق استفاده شد. نتایج نشان داد به طور کلی مقادیر NICS یا NICSzz مربوط به سطح مقعر نسبت به سطح محدب هر مولکول، منفی تر می باشد. میانگین NICSzz برای مولکول های کورونن، کورانولن، سومانن و سیرکیومتریندن به ترتیب مقادیر -21.57، -7.46، -16.13 و -0.52 به دست آمد که نشان می دهد کورونن و سومانن کاملا آروماتیک، کورانولن تاحدودی آروماتیک و سیرکیومتریندن غیر آروماتیک می باشد.

در این مقاله با استفاده از روش عددی اجزای محدود، به شبیه سازی حسگر پلاسمونی سه کاناله پرداخته شده است. به دلیل حساسیت بالای پلاسمون ها به تغییر ضریب شکست محیط، از آن در حسگری استفاده می شود. در این مقاله توان خروجی یک نمونه از سلول سرطانی مربوط به سرطان سینه و نیز میزان تفکیک حسگر برای پیشرفت بیماری محاسبه خواهد شد. این حسگر تا مرتبه هزارم ضریب شکست را نشان می دهد و همزمان سه قله تشدید را برای نمونه مورد نظر نمایش می دهد. این از مشخصه های اصلی این حسگر است زیرا قدرت تشخیص را بالا می برد. تفکیک 10.86 برای میزان پیشرفت بیماری محاسبه شده است. همچنین نشان داده شد که تغییر طول حسگر بر حساسیت حسگر در تشخیص نمونه تاثیری ندارد. حسگر شبیه سازی شده در این مقاله دارای مزیت های مهمی است از جمله1- به دلیل ساختار فیبر نوری آن قابلیت محدود کردن نور در فیبر را داراست و میرایی موج در آن اندک است. 2- قابلیت همزمان اندازه گیری دو نمونه را دارا است. 3- برای یک نمونه قرار گرفته در سه کانال، سه طول موج تشدید را نشان می دهد که این بر دقت تشخیص می افزاید. 4-قابلیت تشخیص نمونه تا مرتبه هزارم ضریب شکست را نیز دارا است.

سینتیک سنتز فیشر- تروپش بر روی کاتالیزور آهن-پتاسیم/سیلیکا با استفاده از مکانیسم آلکیلی و بکار بردن روش بهینه سازی تکامل تفاضلی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین توزیع محصولات بر پایه مطالعه مکانیسم پلیمریزاسیون سنتز فیشر- تروپش مقادیر ثابتهای سرعت مراحل مکانیسم باید تعیین گردند. بدین منظور از روش بهینه سازی تکامل تفاضلی استفاده شد. سپس ثابت های سینتیکی بدست آمده را جهت پیش بینی میزان تولید محصولات سنتز فیشر- تروپش با استفاده از کاتالیزور آهن-پتاسیم/سیلیکا تحت شرایط آزمایشگاهی مختلف استفاده کردیم. نتایج حاصل حاکی از دقت روش محاسباتی در محاسبه ثابت های سرعت مکانیسم آلکیلی سنتز فیشر- تروپش و نهایتا" تعیین توزیع محصولات می باشد.

در این پژوهش، جذب گالیک اسید روی الیاف پلی (اتیلن ترفتالات) پیوند خورده با منومرهای 2- هیدروکسی پروپیل متاکریلات و آکریلامید به عنوان یک جاذب جدید توسط تکنیک بچ بررسی شده است. اثر pH، غلظت جذب شونده، مقدار جاذب، دما و زمان جذب مورد مطالعه قرار گرفت. بهترین شرایط برای جذب گالیک اسید (pH=10، min=80 t، =128 mg/L ظرفیت تبادل یونی جاذب یا CEC) ثبت شد. داده های جذبی به خوبی با مدل های ایزوترم لانگمویرنوع دوم و مدل سینتیکی شبه درجه دوم سازگاری داشت.

در این کار پژوهشی بیوسنتز نانوذرات نقره با استفاده از گیاه گزنه مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای مختلف در سنتز مانند دمای سنتز، pH، زمان سنتز و غلظت نیترات نقره بهینه سازی شد. نانوذرات سنتزی با استفاده از روش اسپکتروسکوپی فرابنفش-مرئی، پراش پرتوی ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری شناسایی شد. نتایج نشان میدهد نانوذرات نقره در اندازه حدود 10 نانومتر سنتز شده است. در ادامه نانوذرات سنتزی برای تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده بکار برده شد و تاثیر آن بروی سیگنال مبادله الکترون ترکیب هگزاسیانوفرات به عنوان یک سیستم استاندارد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که نانوذرات سنتزی می توانند هدایت الکتریکی سیستم های مبادله الکترون را بخوبی افزایش دهند.

در این پژوهش، روش استخراج فاز جامد پخشی به کمک حلال (SA-DSPE) کوپل شده با دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی، برای پیش تغلیظ و تعیین غلظت سرب (II) در نمونه های آبی مورد بررسی قرار گرفت. در این روش مقدار مناسبی از ماده جاذب و حلال پخشی به سرعت توسط سرنگ درون محلول آبی پخش شد که به موجب آن، محلول ابری شکلی تشکیل گردید که حالت ابری نتیجه پخش ذرات ریز جاذب در محلول آبی است. بنابراین محلول ابری سانتریفوژ شد و ذرات ریز در ته لوله مخروطی ته نشین گردید. سپس فاز ته نشینی در اتانول حل شد و با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی مورد آنالیز قرار گرفت. فاکتورهای موثر برروش استخراج مانند اثر pH ، غلظت عامل کمپلکس دهنده، نوع و مقدار ماده جاذب، نوع و حجم حلال پخشی و تاثیر نمک مورد مطالعه و بهینه سازی قرار گرفت. تحت شرایط بهینه، منحنی کالیبراسیون در محدوده 20-400mg/L خطی وضریب خطی آن 0.9981 بود. حد تشخیص 12.6mg/L برای یون سرب (II) بدست آمد. انحراف استاندار نسبی (RSD) برای غلظت 50mg/L سرب با شش تکرار متوالی 3.5% بدست آمد. در انتها نیز این روش با موفقیت برای تعیین غلظت سرب در نمونه های آب آشامیدنی بندرعباس مورد استفاده قرار گرفت.

هدف از انجام این پژوهش سنتز سیلیکا اروژل با فرایند سل-ژل با استفاده از پیش ماده آلی (TEOS)، آب و ایزو پروپیل الکل (IPA) و حلال n -هپتان و محلول های کاتالیست HCl و NH4F با تغییر 4 پارامتر نسبت های مولی IPA/TEOS، Total H2O/TEOS، TMCS/TEOS و CNH4F و اندازه گیری دانسیته و تعیین درصد تخلخل و ضریب شکست نور بوده است. پیرسازی درون ایزوپروپیل الکل، تعویض حلال با n - هپتان و اصلاح سطح درون محلول های 11% حجمی تری متیل کلرو سیلان (TMCS) در n - هپتان انجام شد. نمونه ها با روش خشک کردن در فشار محیط درون آون در دمای 60oC و 170oC خشک شدند و نمودارهای خشک کردن نیز تهیه شد. سیلیکا اروژل های آمورف به دست آمده دارای شفافیت خوب، دانسیته کم 0.0566g/cm3 و مساحت سطح بالا 802m2/g بوده اند. دانسیته، درصد تخلخل، حجم منافذ و ضریب شکست نمونه های سنتز شده تعیین شد. آزمون های BET، X-ray و SEM برای تعیین ساختار ماده انجام شده است. هم چنین آنالیز FTIR انجام واکنش اصلاح سطح اروژل را تایید کرده است. بار سطحی اروژل تعیین شد و جذب سطحی 4 ماده متیل اورنژ، متیلن اورنژ، متیل بلو و متیلن بلو در دو 1pH و 7 با استفاده از آزمون UV/Visible انجام شده است.

در تحقیق حاضر یک روش حساس وجدید برای اندازه گیری مقادیر اندک پالادیم (II) به روش میکرواستخراج مایع مایع پخشی ملحق شده به طیف سنجی UV-Vis معرفی شده است. این روش بر پایه تشکیل کمپلکس اریوکروم سیانین R با یون پالادیم (II) و استخراج به درون کلروفرم به عنوان حلال استخراج کننده میباشد. از ستیل تری متیل آمونیوم برمید به عنوان عامل پخش کننده استفاده شد. اثر پارامترهای موثر مانند pH، غلظت اریوکروم سیانین R، نوع و حجم حلال استخراج کننده، غلظت CTAB و زمان سانتریفوژ بررسی و بهینه شد. تحت شرایط بهینه محدوده غلظت خطی 0.050 تا 1.600 میکروگرم بر میلی لیتر و حدتشخیص 0.008 میکروگرم بر میلی لیتر به دست آمد. انحراف استاندارد نسبی برای غلظت های 1.000 و 0.100 میکروگرم بر میلی لیتر پالادیم (II) به ترتیب برابر با 1.4% و 3.7 محاسبه شد. این روش با موفقیت برای پیش تغلیظ و اندازه گیری مقادیری جزیی پالادیم (II) در نمونه های مختلف آب، خاک و چای بکار برده شد.

در این کار با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی محاسباتی و مفهومی، برهم کنش دو اورگانوفسفره پاراتیون و کلرپیریفوس با نانولوله های بور نیترید صندلی و زیگزاگ و مشتقات دوپه شده آنها با آهن در فازهای گازی و آبی مطالعه شده است. با توجه به اهمیت برهم کنش های واندروالس در جذب پاراتیون و کلرپیریفوس بر سطح نانولوله های بور نیترید ذکر شده علاوه بر محاسبه انرژی هم پوشانی، تصحیح پراکندگی با استفاده ازروش Grimme نیز انجام شد. نتایج نشان می دهند که سهم برهم کنش واندروالس در انرژی جذب بطور قابل ملاحظه بزرگ است. علاوه بر آن معلوم شد، مشتقات دوپه شده نانولوله ها نسبت به نانولوله های پایه، بخصوص نانولوله های صندلی جذب قوی تری را ایجاد می کنند. همچنین اگر اتم آهن بجای اتم نیتروژن در نانولوله های دوپه شده قرار گیرد، قابلیت نانولوله برای جذب پاراتیون و کلرپیریفوس افزایش می یابد.

در این مقاله، حلالیت باکلوفن با روش وزن سنجی مطالعه شده است. حلالیت باکلوفن در مخلوط دوتایی (آب + 1-هگزیل-4-متیل پیریدینیوم برماید) در محدوده دمایی 293.1 تا 313.1 کلوین تحت فشار اتمسفری اندازه گیری شد. در مخلوط دوتایی حلالیت باکلوفن با افزایش غلظت مایع یونی افزایش یافت. این افزایش حلالیت ناشی از برهم کنش های آب گریز بین باکلوفن و مایع یونی و تشکیل میسل می باشد. زیرا کاتیون مایع یونی مشابه سورفکتنت ها دارای یک سر قطبی و یک سر غیر قطبی است که در غلظت های بالا تشکیل میسل می دهد. در غلظت های پایین مایع یونی علت اصلی افزایش حلالیت، برهم کنش های آب گریز بین باکلوفن و مایع یونی است درحالیکه در غلظت های بالاتر مایع یونی علاوه بر برهم کنش های آب گریز، تشکیل میسل نیز در افزایش حلالیت نقش اساسی دارد. داده های حلالیت با استفاده از معادله اصلاح شده آپلبلات و معادله نیمه تجربی بوچوسکی_ کسیازسزاک lh برازش شدند. هر دو معادله کارایی یکسانی برای پیش بینی حلالیت باکلوفن در محلول های آبی مایع یونی نشان دادند.