سنتز و تعیین مشخصات نانو هیبریدهای نقاط کوانتومی گرافنی و چارچوب‌های فلز-آلی( GQD@ZIF-8) و بررسی کاربرد آن به عنوان حسگر نوری سرب

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده شیمی- دانشگاه علم و صنعت ایران-تهران- ایران

2 استادیار گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشکده شیمی- دانشگاه علم و صنعت ایران--تهران-ایران

4 دانشکده شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

10.22075/chem.2019.18395.1690

چکیده

هدف از این تحقیق، مطالعه و بررسی چارچوب‌های فلز-آلی ZIF-8، نقاط کوانتومی گرافنی و هیبریدهای حاصل از آن‌ها (GQD@ZIF-8) در راستای تشخیص فلزات سنگین است. ویژگی بارز نقاط کوانتومی گرافن در گسیل فلورسانس با شدت بالا و ZIF-8 با تخلخل و سطح مقطع زیاد (به عنوان جاذب) محرک‌های خوبی بودند تا از این مواد برای ساخت حسگر استفاده شود. ماده هیبریدی تهیه شده در این تحقیق به‌طور موفقیت آمیزی در اندازه‌گیری فلزات سنگین از قبیل سرب در نمونه‌های آبی مورد استفاده قرار گرفت. غلظت سرب در نمونه‌های مختلف به کمک GQD@ZIF-8 و از طریق روش یک متغیر در زمان اندازه‌گیری شد. در راستای شناسایی هیبریدهای GQD@ZIF-8، میکروسکوپی روبشی الکترونی (SEM)، طیف‌ سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) و جذب / واجذب نیتروژن (تحلیل‌های BET و BJH) در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت. عوامل مختلف از قبیل زمان،PH و غلظت جاذب در این تحقیق بهینه‌سازی شدند. مقادیر بهینه برای غلظت جاذب، زمان و PH به ترتیب mg/ml 05/0، 5 دقیقه و 5 به‌دست آمد. از همه مهم‌تر، حد تشخیص (LOD) برای سرب به اندازه ppm 86/0 محاسبه شد و مقدار پایین LOD می‌تواند به شدت بالای فلورسانس و سطح مقطع خوب حسگر ارائه شده مربوط باشد. نتایج به‌دست آمده برای LOD با روش‌های موجود در مقالات برای تشخیص سرب مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که ماده هیبریدی ارائه شده قابلیت بالایی را برای تشخیص و حذف سرب از نمونه‌های حقیقی دارا می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of GQD@ZIF-8 nano hybrids and its application as a lead optical sensor

نویسندگان [English]

  • Sohylaa Azadi 1
  • Rouholah Zare-Dorabei 2
  • Fatemeh Hamidi 3
  • Vahid Safarifard 4
1 Department of Chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Chemistry, Iran University of Science and Technologym Tehran, Iran
3 Department of Chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
4 Department of Chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The present study is aimed to investigate ZIF-8 metal organic frameworks, graphene quantum Dots, and their hybrid materials (GQD@ZIF-8) in the terms of sensing heavy metals. Brilliant property of graphene quantum Dots in fluorescence emission with a high intensity and ZIF-8 with high porosity and specific surface area (as adsorbent) were great stimulants to fabricate the aforementioned sensing system. The prepared hybrid material was successfully employed for the measurement of heavy metals such as lead in aqueous samples. The concentration of lead in various samples was measured using GQD@ZIF-8 hybrid materials via the method of single parameter during the time. In order to characterize GQD@ZIF-8 hybrid materials, Scanning Electron Microscopy (SEM), Furrier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR), and nitrogen adsorption/ desorption (BET and BJH analysis) were employed in present study. Different parameters such as time, pH, and the concentration of adsorbent were also optimized in present study. The optimized values for concentration of adsorbent, time, and pH were found to be 0.05 mg/ml, 5 min, and 5 respectively. Importantly, limit of detection (LOD) for lead was calculated as 0.86 ppm. Low amount of LOD can be attributed to high fluorescence intensity and great specific surface area of the proposed sensor. The obtained results for LOD were compared with the other existing methods for detection of lead, presented in literature. The obtained results demonstrates that the proposed hybrid material possess high potential for detection and removal of lead from real samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metal organic frameworks
  • Graphene quantum dots
  • Nano hybrid
  • Lead ion
  • Optical sensors
  • ZIF-8