Search In this Thesis
   Search In this Thesis  
العنوان
Synthesis and characterization of Carbon Nanotubes and its Biochemical applications for water treatment \
المؤلف
Serag, Eman Ahmed Abdullatif Ahmed.
هيئة الاعداد
باحث / ايمان أحمد عبد اللطيف أحمد سراج
مشرف / شاديه عبد الحميد فتحي
مشرف / فاطمه فرج عبد الحميد
مشرف / أحمد مصطفي حسن النمر
تاريخ النشر
2018.
عدد الصفحات
268 p. :
اللغة
الإنجليزية
الدرجة
الدكتوراه
التخصص
Biochemistry
تاريخ الإجازة
8/10/2018
مكان الإجازة
جامعة عين شمس - كلية العلوم - الكيمياء الحيوية
الفهرس
Only 14 pages are availabe for public view

from 268

from 268

Abstract

لانابيب النانونيه الكربونيه هي متأصلات كربونيه ذات تركيبات نانونيه اسطوانيه الشكل , وتتكون الرابطة الكيميائية للأنابيب النانوية من روابط لها التهجين المداري2 sp، وهي شبيهة بتلك الموجودة في الغرافيت. هذا و تُعَدُ تلك الروابط أقوى من روابط 3 sp الموجودة في الألماس و تتميز الأنابيب النانوية بقوّتها وصلابتها الفريدة علاوةً على أن الأنابيب النانوية تصطف ذاتها في صورة ”أحبال” معقودةٍ معاً بواسطة قوى فان دير فالس.
و لتلك الجزيئات الكربونيه سمات جديدة تجعلها مفيده في الكثير من التطبيقات في مجال الالكترونيات، الضوئيات، والطاقة المتجددة، والقطاع الطبي الحيوي.
أنواع الانابيب النانونيه الكربونيه
أ‌- أحاديه الجدار
يكون لغالبية الأنابيب النانوية أحادية الجّدار قطراً يقترب من النانومتر الواحد، مع طول أنبوب قد يصل إلى أطول من ذلك بملايين المرات, وتمثل الأنابيب النانوية أحادية الجدار تنوعاً هاماً للأنابيب النانوية الكربونية بسبب أنها تمتاز بخصائصها الكهربائية , كما تظهر قدرتها على التوصيل الكهربائي سماتها المعدنية الفلزية أو شبيهة التوصيل.
ب‌- متعدده الجدار
تتكون الأنابيب النانوية متعددة الجدران من طبقاتٍ عديدةٍ مطويةٍ أو ملفوفةٍ (أنابيب متراكزة) من الغرافيت, وتستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات نظرا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية الغير عادية، بما في ذلك مساحة سطحية كبيرة إلى نسبة الحجم، قطرها الصغير، هيكل أجوف، الخصائص البصرية والكهربائية استثنائية، وقوة الشد عالية بشكل استثنائي.
تضمنت الدراسة تصنيع الانابيب النانونيه الكربونيه من خلال الترسيب الكيميائي للبخار باستخدام مزيج من طبقةٍ من جسيمات الكوبلت، الحديد كمحفزمع وجود مدعم Al2O3, ZrO2 لزيادة مساحة السطح لتحقيق عائد (مردود) أعلى من التفاعل التحفيزي لمواد التلقيم الكربونية مع الجسيمات المعدنية. ويتم تسخين الركيزة إلى نحو 700 درجةٍ مئويةٍ ً. ولبدء عملية نمو الأنابيب النانوية، يتم ضخ غازين إلى داخل المفاعل: وهما غاز معالج (النيتروجين) مع غازٍ أسيتيلين كمصدر للكربون.
بعد اتمام عمليه تخليق الانابيب النانونيه الكربونيه تم عمل تنقية وأكسدة للانابيب باستخدام حمض النيتريك وحمض الكبريتيك.
تم استخدام الانابيب النانونيه الكربونيه في الاستشعار البيولوجي(electrochemical biosensor) للكشف عن كاتشول (catechol) باعتبارها واحدة من الملوثات في مياه الصرف الصحي.
من ناحية أخرى تم تصنيع اغشيه هيدرولوجيه من الانابيب النانونيه الكربونيه مع poly vinyl alcohol , polyvinylpyrilodone , polyethylene glycol لتطبيقات الطبيه في توصيل الادويه drug delivery وتطبيقات معالجة المياه
ويمكن تلخيص نتائج هذه الدراسة على النحو التالي:
تم تصنيع الانابيب النانونيه الكربونيه بجوده عاليه لاستخدامه في العديد من التطبيقات . وقد تمت مقارنة الأنابيب النانوية الكربونية،التي تم تصنيعها مع مادة الحفاز المعتمدة على أكسيد الألومنيوم وأكسيد الزركونيوم. وجدنا أن الانابيب النانونيه الكربونيه الناميه علي أكسيد الألومنيوم وأكسيد الزركونيوم متعدده الجدران و ذات جودة عالية و قد تم دراسه عوامل التفاعل و الظروف المثلى لتكوين الانابيب النانونيه الكربونيه مثل درجة حرارة الفرن، وإعداد محفز ومعدل تدفق الغاز، وما إلى ذلك،
ولوحظ أن نسبه الانابيب المتكونه زاد مع زيادة مدة التفاعل من 40 دقيقة إلى 60 دقيقة، عند 700 درجة مئوية ومعدل تدفق من الأسيتيلين (50 مل في دقيقة)، و قد انخفض تكوين انابيب الكربون مع زيادة في معدل تدفق غاز N2 من 75 إلى 120 مل في دقيقة لجميع المحفزات المستخدمة. وقد يكون هذا راجعا إلى انخفاض وقت اتصال الهيدروكربون مع زيادة معدل تدفق الغاز الحامل (N2). و من خلال نتائج المجهر الاكتروني النافذ وجد ان متوسط قطر الانابيب الذي نمت على أكسيد الألومنيوم بين 20-30 نانومتر في حين تراوح متوسط قطر الانابيب التي نمت على أكسيد الزركونيوم بين 30-40 نانومتر. وأشارت أطياف رامان من الأنابيب النانوية الكربونية المحضرة إلى وجود مواد غير متبلورة أعلى في الانابيب التي تم تحضيرها بأكسيد الألومنيوم كمواد دعامية مقارنة مع تلك التي أعدت بأكسيد الزركونيوم كما لوحظ في كثافة عالية من النطاق D و جوده اعلي في انتاج الانابيب الكربونيه المحضره علي أكسيد الزركونيوم وهذا يعزى إلى مساحة سطح عالية من الماده المحفزه Fe/Co/ZrO2
• تجميد انزيم التيروزنيز (Tyrosinase)على أنابيب الكربون لتصنيع الاستشعار البيولوجي الكهروكيميائي
تم تطبيق أنابيب الكربون النانوية المتعددة في وجود أكسيد التيتانيوم و انزيم التيروزنيز لتحديد كاتيكول(catechol) بطريقة بسيطة وغير مكلفة مع مجموعة خطية من 0.2 إلى 2.7 mM وحد الكشف (0.014 mM) ، وعمر طويل. تم تطبيق جهاز الاستشعار البيولوجي لتحديد الكاتيكول في مياه الشرب وعينات مياه البحر مع نتائج جيدة، وعلاوة على ذلك، فإن استخدام الانابيب الكربونيه يمكن أن يكون منهجية ممتازة لتجميد الإنزيمات أو البروتينات الأخرى.
• تصنيع اغشيه هيدرولوجيه من انابيب الكربون لتطبيقاتها الطبيه drug delivery
تم تحضير اغشيه من بولي فينيل الكحول مع بولي ايثيلين جليكول و بولي فينيل بيروليدون في و جود نسب مختلفه من الانابيب الكربونيه عن طريق تجميد الذوبان لتجنب الآثار السامة عبر ربط الكيميائي. وقد تم دراسة خصائصها ووجد ان اضافه الانابيب الكربونيه بنسب 0.02٪ و 0.05٪ عملت علي زيادة التبلور والميكانيكية والاستقرار الحراري للأغشية الهيدروجيل , كما وجد ايضا أن إضافة 0.02٪ من MWCNT تقلل من تورم في الهلاميات المائية(swelling) بينما 0.05٪من MWCNT قام علي زيادة التباعد بين بين جزيئات البوليمر و السماح باختراق جزيئات الماء في شبكة الهلاميات المائية وزيادة نسبة التورم،. وقد لوحظ أن الافراج عن الادويه (ساليسيلك اسيد) في الوسط عند الرقم الهيدروجيني 7.4 أعلى من ذلك في درجة الحموضة 1.4 و سلوك الإفراج (drug releasing) كانت متسقة تقريبا مع السلوكيات (swelling) ، وكذلك تم زيادة في الإفراج عن ساليسلك اسيد عن طريق زيادة محتوى الدواء من 0.5 إلى 1.0٪ .
• تصنيع اغشيه هيدرولوجيه من انابيب الكربون لإزالة ايون النحاس من المياه (معالجه المياه)
في هذه الدراسة تم إعداد وتطبيق هيدروجيل من MWCNT وبولي الفينيل الكحول وبولي ايثيلين جليكول للامتزاز ايون النحاس في الظروف المثلي و تم دراسه عده عوامل التي توثر علي كفاءه ازاله ايون النحاس مثل التركيزات الاوليه لايون النحاس في المحلول و التركيزات المختلفه من MWCNT داخل الهيدروجيل و ايضا وقت الامتصاص وقد ولوحظ أن اعلي كفاءة إزالة ايون النحاس عند الرقم الهيدروجيني 6، و تركيز MWCNT (0.1 %) و التركيزالاولي لايون النحاس(200 mg) بعد وقت زمني 60 دقيقه.
من خلال البيانات وجد ان توازن الامتصاص يتم تمثيله من قبل نموذج langmiur isotherm و الذي اشار الي ان امتصاص ايون النحاس بواسطه MWCNT يعتبر امتصاص فيزيائيا و كانت البيانات الحركيه تتبع pseudo second order
استنتاج
أنابيب الكربون النانوية، التي تكونت على أكسيد الألومنيوم وأكسيد الزركونيوم، تم تشكيلها مع جودة عالية ومواءمة جيدة. وقد أجريت تنقية وأكسدة الانابيب لتمكينها من الامتزاج جيدا في مصفوفة البوليمر وكذلك المساعدة في تجميد التيروزينيز على الانابيب.
تم تطبيق MWCNT-TiO2/Tyr في جهاز الاستشعار البيولوجي لتحديد الكاتيكول بطريقة بسيطة وغير مكلفة كما تم تطبيق جهاز الاستشعار البيولوجي لتحديد الكاتيكول في مياه الشرب وعينات مياه البحروكانت النتائج جيدة.
إشراك الانابيب النانونيه في مصفوفة البوليمرعملت علي زيادة الخصائص الحرارية والميكانيكية للغشاء الهيدروجيل كما تعمل علي زيادة swelling and drug releasing.
PVA-PEG-MWCNT هيدروجيل فعال لإزالة ايون النحاس مع قدرة قصوى عالية دون ترك أي رواسب كما يمكن اعاده استخدامه والتي تكشف عن إمكانات الهيدروجيل للتطبيق العملي.