• شماره ركورد
    24945
  • شماره راهنما
    NANO2 126
  • عنوان

    بررسي انتقالات يوني در غشاء ابريشمي اصلاح شده با نانومواد كربني

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    نانو فيزيك
  • دانشكده
    شيمي
  • تاريخ دفاع
    1402/11/11
  • صفحه شمار
    92 ص.
  • استاد راهنما
    سيد عبدالله نوربخش رضايي
  • استاد مشاور
    انسيه شريفي
  • كليدواژه فارسي
    انتقالات يوني , نانوكانال , غشاء زيستي , فيبر ابريشم , گرافن‌اكسايد
  • چكيده فارسي
    انتقال يون از طريق نانوكانال‌ها و غشاءها در سيستم‌هاي طبيعي براي فعاليت‌هاي حياتي ضروري است و كاربردهاي مصنوعي آن شامل حسگرهاي زيستي، پمپ‌هاي يوني، رهايش دارو، باتري‌ها، تصفيه آب، نمك‌زدايي، ترانزيستورهاي يوني و استخراج يون‌هاي سنگين است. غشاهاي ايده‌آل بايد انتخابگري بالا و پايداري مناسب داشته باشند. يك راهبرد نوين، اصلاح غشاهاي ابريشمي با نانومواد كربني مانند گرافن‌اكسايد براي بهبود عملكرد انتقال يون است. در اين پژوهش سامانه‌اي براي بررسي نقل ‌و انتقالات يون‌هاي مختلف، با استفاده از غشاء ابريشمي اصلاح شده با گرافن‌اكسايد تهيه شد. ابتدا فيبروئين ابريشم توسط روش‌هاي صمغ‌زدايي استخراج شد و با تركيب با گرافن‌اكسايد سنتز شده با روش هامرز اصلاح شده، يك غشاء اصلاح شده با گرافن‌اكسايد به دست آمد. ويژگي‌هاي غشاء ساخته شده توسط آزمون‌هاي FESEM و FTIR و TGA مورد بررسي قرار گرفت. سپس سلول الكتروشيميايي و الكترود‌هاي شبه رفرنس طراحي و ساخته شدند. طبق آزمون‌هاي الكتروشيميايي مختلف از جمله ولتامتري چرخه‌اي و كرونوآمپرومتري گرفته شده از غشاء ابريشمي اصلاح شده، اين غشاء داراي پايداري مناسب و نانوكانال‌هايي است كه منجر به عبور يون‌هاي مختلف مي‌شود. در اين مطالعه نشان‌داده‌شده است كه عبور يون از غشاء اصلاح شده در غلظت‌هاي مختلف محلول‌هاي KCl و NaCl از مكانيزم حاكم بر نانوكانال‌ها پيروي مي‌كند. اين موضوع به اين معني است كه هدايت يون‌ها و پروتون‌ها در غلظت‌هاي پايين به‌طور قابل‌ملاحظه‌اي بيشتر از هدايت يوني در محلول مي‌باشد. نتايج نشان داده است كه عبور يون‌ها در غشاء به خوبي صورت مي‌گيرد. همچنين غشاء اصلاح شده به دليل حضور پيوندهاي بين لايه‌اي قوي، پايداري بالا و خوبي در محلول‌هاي آبي دارد. نتايج نشان مي‌دهد كه غشاء اصلاح شده براي كاربردهاي انتقالات يوني كارآمد مي‌باشد. همچنين سامانه ارائه شده در اين مطالعه، پتانسيل استفاده به‌عنوان غشاء كارآمد و ارزان براي انتقال يون پتاسيم و سنجش ميزان گلوكز و آسكوربيك اسيد را داراست.
  • كليدواژه لاتين
    Ion transport , Nanochannel , Biological membrane , Silk fiber , Graphene oxide
  • عنوان لاتين
    Investigation of Ion Transport in Carbon Nanomaterial-Modified Silk Membranes
  • گروه آموزشي
    نانو فناوري
  • چكيده لاتين
    Ion transport through nanochannels an‎d membranes is essential for vital activities in natural systems such as cell membranes. Various natural an‎d artificial membranes have been designed for ion transport. An ideal membrane should possess high selec‎tivity, low resistance, an‎d appropriate stability. Silk-based biological membranes are excellent can‎didates for ion transport due to their low cost an‎d adjustable structure. However, pure silk has weak mechanical properties an‎d high susceptibility to microbial growth. In various studies, silk fibroin fibers have been modified with carbon nanomaterials such as carbon nanotubes an‎d graphene. These nanomaterials provide ion selec‎tivity due to their hybrid structure an‎d novel properties. Graphene oxide, owing to its strength an‎d low cost, is considered a suitable option for producing ion transport membranes. The combination of silk an‎d graphene oxide can improve ion transport characteristics. This composite offers significant advantages, particularly in ion exchange-related applications. In this research, a system was developed to study the transfer an‎d transport of various ions using a silk membrane modified with graphene oxide. First, silk fibroin was extracted through degumming methods an‎d then combined with graphene oxide synthesized via modified Hummersʹ method to obtain a graphene oxide-modified membrane. The characteristics of the fabricated membrane were investigated using FESEM, FTIR, an‎d TGA analyses. Subsequently, an electrochemical cell an‎d pseudo-reference electrodes were designed an‎d constructed. Various electrochemical tests, including cyclic voltammetry an‎d chronoamperometry performed on the modified silk membrane, demonstrated that this membrane has suitable stability an‎d regular nanochannels that facilitate the passage of various ions. This study showed that ion transport through the modified membrane in different concentrations of KCl an‎d NaCl solutions follows a predominant charged-surface mechanism. This means that the conductivity of ions an‎d protons at low concentrations is significantly higher than the ionic conductivity in the solution. The results indicated efficient ion transport through the membrane. Furthermore, the modified membrane exhibits high stability in aqueous solutions due to the presence of strong interlayer bonds. The findings demonstrate that the modified membrane is effective for ion transport applications. Moreover, the system developed in this study has potential for use as an efficient an‎d economical membrane for potassium ion transport an‎d measurement of glucose an‎d ascorbic acid levels.
  • تعداد فصل ها
    3
  • فهرست مطالب pdf
    143988
  • نويسنده

    خدارحمي قهنويه، محبوبه