سنتز و مشخصه‌یابی نانوهیبریدهای نانولوله کربنی- نانوذره‌های فلزی (مس و منگنز) و کاربرد آن‌ها در ساخت الکترود اصلاح شده با مایع یونی برای الکتروکاتالیز اکسایش استامینوفن

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

چکیده

در کار پژوهشی حاضر، نانوهیبریدهای نانولوله­ های کربنی چند دیواره-نانوذره‌های فلزی(M-MWCNT; M = Cu, Mn) به روش کاهش شیمیایی تهیه شدند و نانوهیبریدهای به‌دست آمده برای اصلاح الکترود خمیر کربن (CPE) واجد 1-بوتیل 3- متیل ایمیدازولیوم هگزا فلئوروفسفات به عنوان مایع یونی (IL) مورد استفاده قرار گرفتند. بدین منظور، MWCNT عامل‌دار شده و پیش­ ماده­ های فلزی با استفاده از هیدرازین مونوهیدرات به طور شیمیایی کاهش یافتند. ریخت­ شناسی و اندازه ذره‌ها با استفاده از FE-SEM مورد بررسی قرار گرفتند. مطالعه‌های FE-SEM، تشکیل نانوذره‌های Cu و Mn را با اندازه­ های میانگین به ترتیب حدود 65 و nm 90 بر سطح MWCNT نشان داد. نقشه­ برداری عنصری از نانوهیبریدهای تهیه شده، پراکندگی به نسبت یکنواخت نانوذره‌های Cu و Mn را بر سطح MWCNT به نمایش گذاشت. با استفاده از XRD، ساختار بلوری نانوذره‌های مس و منگنز در نانوهیبریدها شناسایی شد. قابلیت CPEهای واجد IL و نانوهیبریدهای به‌دست آمده برای اکسایش الکتروکاتالیزی استامینوفن در محلول بافر فسفات M 1/0 (0/7(pH= مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه‌های به‌دست آمده نشان‌دهنده فعالیت الکتروکاتالیزی خوب الکترودهای اصلاح شده نسبت به اکسایش استامینوفن است. همچنین، M-MWCNT/IL/CPE علاوه بر داشتن مساحت سطح بالا، به دلیل اثر هم افزایی، فعالیت الکتروکاتالیزی بالاتری را در برای اکسایش استامینوفن نسبت به سایر الکترودهای به‌کار گرفته شده در این پژوهش نشان دادند. حدود تشخیص برای Cu-MWCNT/IL/CPE به روش‌های ولتامتری چرخه ­ای (CV) و ولتامتری پالس تفاضلی (DPV) به ترتیب 7/6 و µM 35/0 به‌دست آمدند. همچنین، برای Mn-MWCNT/IL/CPE حدود تشخیص به روش­ های CV و DPV به ترتیب 6/4 و µM 2/0 محاسبه شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] صلواتی ح.، طایی م.، رسولی ن.، ظهور ع.، آشیان گ.، کاربرد الکترود اصلاح شده با نانوذره‌های مغناطیسیNiCuFe2O4  با ساختار اسپینلی برای اندازه‌گیری ناپروکسن در حضور استامینوفن، مجله شیمی کاربردی، 14: 119 تا 134 (1398).
[2] Mazer M., Perrone J., Acetaminophen-Induced Nephrotoxicity: Pathophysiology, Clinical Manifestations, and Management, Med. Toxicol., 4: 2-6 (2008).
[3] امیری م.، علیمرادی م.، نکوئیان خ.، اندازه‌گیری ولتامتری استامینوفن با استفاده از الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوساختارهای مرتبه‌ای‌ کبالت، مجله شیمی کاربردی، 7: 9 تا 19 (1391).
[4] فکری م.ح.، فرید س.، اکبری آدرگانی ب.، رضوی مهر م.، بررسی ویژگی‌های الکتروشیمیایی و آنتی‌اکسیدانی برخی داروهای مسکن (استامینوفن، ملوکسیکام، تنوکسیکام، پرومتازین) به روش‌های محاسبه‌ای و ولتامتری چرخه‌ای، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)40: 33 تا 42 (1400).
[5] Ma B., Guo H., Wang M., Wang Q., Yang W., Wang Y., Yang W., Electrocatalysis and Simultaneous Determination of Hydroquinone and Acetaminophen using PN-COF/Graphene Oxide Modified Electrode, Microchem. J., 155: 104776 (2020).
[6] Gopal T.V., Reddy T.M., Shaikshavali P., Venkataprasad G., Eco-Friendly and Bio-Waste based Hydroxyapatite/Reduced Graphene Oxide Hybrid Material for Synergic Electrocatalytic Detection of Dopamine and Study of its Simultaneous Performance with Acetaminophen and Uric Acid, Surf. Inter., 24: 101145 (2021).
[7] Liu W., Shi Q., Zheng G., Zhou J., Chen M., Electrocatalytic Oxidation Toward Dopamine and Acetaminophen based on AuNPs@TCnA/GN Modified Glassy Carbon Electrode, Anal. Chim. Acta, 1075: 81-90 (2019).
[8] Wu C., Li J., Liu X., Zhang H., Li R., Wang G., Wang Z., Li Q., Shangguan E., Simultaneous Voltammetric Determination of Epinephrine and Acetaminophen using a Highly Sensitive CoAl-OOH/Reduced Graphene Oxide Sensor in Pharmaceutical Samples and Biological Fluids, Mater. Sci. Eng. C, 119: 111557 (2021).
[9] Chen Y., Zhu Y., Zhao Y., Wang J., Li M., Insight into CuX (CuO, Cu2O, and CuS) for Enhanced Performance of CuX/g-C3N4 Nanocomposites-based Acetaminophen Electrochemical Sensors, Microchem. J., 163: 105884 (2021).
[10]  Wang H.,  Qian D.,  Xiao X., Deng C.,  Liao L.,  Deng J., Ying-Wu L., Preparation and Application of a Carbon Paste Electrode Modified with Multi-Walled Carbon Nanotubes and Boron-Embedded Molecularly Imprinted Composite Membranes, Bioelectrochem., 121: 115-124 (2018).
[11] Maleki N., Safavi A., Tajabadi F., High-Performance Carbon Composite Electrode based on an Ionic Liquid as a Binder. Anal. Chem., 78(11): 3820-3826 (2006).
[12] Sun P., Armstrong D.W., Ionic Liquids in Analytical Chemistry, Anal. Chim. Acta., 661(1): 1-16 (2010).‏
[13] Atta N.F., Galal A., Hassan S.H., Ultrasensitive Determination of Nalbuphine and Tramadol Narcotic Analgesic Drugs for Postoperative Pain Relief using Nano-Cobalt Oxide/Ionic Liquid Crystal/Carbon Nanotubes-based Electrochemical Sensor, J. Electroanal. Chem., 839: 48-58 (2019).
[14] Fukushima T., Kosaka A., Ishimura Y., Yamamoto T., Takigawa T., Ishii N., Aida T., Molecular Ordering of Organic Molten Salts Triggered by Single-Walled Carbon Nanotubes, Science, 300(5628): 2072-2074 (2003).
[15] Zhu M., Nie G., Meng H., Xia T., Nel A., Zhao Y., Physicochemical Properties Determine Nanomaterial Cellular Uptake, Transport, and Fate, Acc. Chem. Res., 46(3): 622-631 (2013).
[16] Lotfi S., Veisi H., Pd Nanoparticles Decorated Poly-Methyldopa@GO/Fe3O4 Nanocomposite Modified Glassy Carbon Electrode as a New Electrochemical Sensor for Simultaneous Determination of Acetaminophen and Phenylephrine, Mater. Sci. Eng. C, 105: 110112 (2019).
[17] Polo-Luque M.L., Simonet B.M., Valcárcel M., Functionalization and Dispersion of Carbon Nanotubes in Ionic Liquids, TrAC Trends Anal. Chem., 47: 99-110 (2013).
[18] Zhao Y., Song X., Song Q., Yin Z., A Facile Route to the Synthesis Copper Oxide/Reduced Graphene Oxide Nanocomposites and Electrochemical Detection of Catechol Organic Pollutant, CrystEngComm, 14: 6710-6719 (2012).
[19] Fan Y.J., Wu S.F., A Graphene-Supported Copper-based Catalyst for the Hydrogenation of Carbon Dioxide to form Methanol, J. CO2 Utilization, 16: 150-156 (2016).
[20] Kobayashi Y., Ishida S., Ihara K., Yasuda Y., Morita T., Yamada S., Synthesis of Metallic Copper Nanoparticles Coated with Polypyrrole, Coll. Polymer Sci., 287: 877-880 (2009).
[21] Mondal C., Ghosh D., Aditya T., Sasmal A.K., Pal T., Mn3O4 Nanoparticles Anchored to Multiwall Carbon Nanotubes: a Distinctive Synergism for High-Performance Supercapacitors, New J. Chem., 39: 8373-8380 (2015).
[22] Yu H., Song S.W., Lian Y.Y., Liu Z.Y., Qi G.C., Electrochemical Preparation of Copper Hexacyanoferrate Nanoparticles under the Synergic Action of EDTA and HAuCl4, J. Electroanal. Chem., 650: 82-89 (2010).
[23] Gholivand M.B., Khodadadian M., Omidi M., Amperometric Sensor based on a Graphene/Copper Hexacyanoferrate Nano-Composite for Highly Sensitive Electrocatalytic Determination of Captopril, Mater. Sci. Eng. C, 33(2): 774-781 (2013).
[24] Katz E., Willner I., Probing Biomolecular Interactions at Conductive and Semiconductive Surfaces by Impedance Spectroscopy: Routes to Impedimetric Immunosensors, DNA-Sensors, and Enzyme Biosensors, Electroanal., 15(11): 913-947 (2003).
[25] Sanghavi B.J., Srivastava A.K., Simultaneous Voltammetric Determination of Acetaminophen, Aspirin and Caffeine using an in Situ Surfactant-Modified Multiwalled Carbon Nanotube Paste Electrode, Electrochim. Acta, 55(28): 8638-8648 (2010).‏
[26] Raoof J.B., Teymoori N., Khalilzadeh M.A., Ojani R., Synergistic Signal Amplification based on Ionic Liquid-ZnO Nanoparticle Carbon Paste Electrode for Sensitive Voltammetric Determination of Acetaminophen in the Presence of NADH, J. Mol. Liquids, 219: 15-20 (2016).
[27] Tavana T., Khalilzadeh M.A., Karimi-Maleh H., Ensafi A.A., Beitollahi H., Zareyee D., Sensitive Voltammetric Determination of Epinephrine in the Presence of Acetaminophen at a Novel Ionic Liquid Modified Carbon Nanotubes paste Electrode. J. Mol. Liquids, 168: 69-74‏ (2012).
[28] Liu B., Ouyang X., Ding Y., Luo L., Xu D., Ning Y., Electrochemical Preparation of Nickel and Copper Oxides-Decorated Graphene Composite for Simultaneous Determination of Dopamine, Acetaminophen and Tryptophan, Talanta, 146: 114-121 (2016).
[29] Tefera M., Geto A., Tessema M., Admassie S., Simultaneous Determination of Caffeine and Paracetamol by Square wave Voltammetry at Poly (4-Amino-3-Hydroxynaphthalene Sulfonic Acid)-Modified Glassy Carbon Electrode, Food Chem., 210: 156-162‏ (2016).
[30] Wang S.F., Xie F., Hu R.F., Carbon-Coated Nickel Magnetic Nanoparticles Modified Electrodes as a Sensor for Determination of Acetaminophen. Sens. Actu. B: Chem., 123(1): 495-500 (2007).
[31] Wang H., Zhang S., Li S., Qu J., Electrochemical Sensor based on Palladium-Reduced Graphene Oxide Modified with Gold Nanoparticles for Simultaneous Determination of Acetaminophen and 4-Aminophenol, Talanta, 178: 188-194‏‏ (2018).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار