سنتز و تعيين مشخصات نانو هيبريدهاي نقاط كوانتومي گرافني و چارچوب‌هاي فلز-آلي( GQD@ZIF-8) و بررسي كاربرد آن به عنوان حسگر نوري سرب

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

هدف از اين تحقيق، مطالعه و بررسي چارچوب‌هاي فلز-آلي ZIF-8، نقاط كوانتومي گرافني و هيبريدهاي حاصل از آن‌ها (GQD@ZIF-8) در راستاي تشخيص فلزات سنگين است. ويژگي بارز نقاط كوانتومي گرافن در گسيل فلورسانس با شدت بالا و ZIF-8 با تخلخل و سطح مقطع زياد (به عنوان جاذب) محرك‌هاي خوبي بودند تا از اين مواد براي ساخت حسگر استفاده شود. ماده هيبريدي تهيه شده در اين تحقيق به‌طور موفقيت آميزي در اندازه‌گيري فلزات سنگين از قبيل سرب در نمونه‌هاي آبي مورد استفاده قرار گرفت. غلظت سرب در نمونه‌هاي مختلف به كمك GQD@ZIF-8 و از طريق روش يك متغير در زمان اندازه‌گيري شد. در راستاي شناسايي هيبريدهاي GQD@ZIF-8، ميكروسكوپي روبشي الكتروني (SEM)، طيف‌ سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FT-IR) و جذب / واجذب نيتروژن (تحليل‌هاي BET و BJH) در اين تحقيق مورد استفاده قرار گرفت. عوامل مختلف از قبيل زمان،PH و غلظت جاذب در اين تحقيق بهينه‌سازي شدند. مقادير بهينه براي غلظت جاذب، زمان و PH به ترتيب mg/ml 0/05، 5 دقيقه و 5 به‌دست آمد. از همه مهم‌تر، حد تشخيص (LOD) براي سرب به اندازه ppm 86/0 محاسبه شد و مقدار پايين LOD مي‌تواند به شدت بالاي فلورسانس و سطح مقطع خوب حسگر ارائه شده مربوط باشد. نتايج به‌دست آمده براي LOD با روش‌هاي موجود در مقالات براي تشخيص سرب مورد مقايسه قرار گرفت. نتايج به‌دست آمده نشان مي‌دهد كه ماده هيبريدي ارائه شده قابليت بالايي را براي تشخيص و حذف سرب از نمونه‌هاي حقيقي دارا مي‌باشد.

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.