اندازه گيري نيترات در محيط هاي آبي به وسيله نانو حسگر الكتروشيميايي ساخته شده بر پايه كامپوزيت گرافن اكسايد/ نانوسلولز- نانوذرات نقره

Measurement of Nitrate Concentration in Aqueous Media Using an Electrochemical Nanosensor Based on Silver Nanoparticles-Nanocellulose/Graphene Oxide

آلودگي منابع آب زيرزميني به نيترات، به عنوان آلاينده مقدم جدي ترين و متداول ترين مشكل محيط زيستي است. به علت محلول بودن نيترات، اين تركيب به راحتي به وسيله آب از لايه هاي مختلف خاك عبور كرده و به سفره هاي آب هاي زيرزميني راه مي يابد و از آنجايي كه نزديك به 40 درصد از آب آشاميدني، از منابع آب هاي زيرزميني تامين مي شود، آلودگي آبهاي زيرزميني با نيترات آلودگي آبهاي آشاميدني را نيز به دنبال خواهد داشت. اين نوع آلودگي ناشي از فعاليت هاي كشاورزي و دفع انواع فاضلاب هاست و با سرعت زيادي در حال رشد است. هدف اين تحقيق، اندازه گيري يون نيترات در نمونه هاي محيط زيستي با استفاده از روش الكتروشيميايي با دقت و حساسيت بالا و با به كارگيري يك الكترود كربن شيشه اي اصلاح شده بر پايه نانوكامپوزيت متشكل از گرافن اكسايد/نانوسلولز-نانوذرات نقره (NC/GO-GCE-Ag) مي باشد. الكترود اصلاح شدهNC/GO-GCE –Ag پس از تهيه به عنوان نانوحسگر كامپوزيتي براي اندازه گيري الكتروكاتاليتيكي نيترات از طريق روش ولتامتري مورد استفاده قرار گرفت. اثر برخي پارامترها همچون سرعت اسكن از 50تا 550 ميلي ولت بر ثانيه، pH از 2 تا 10 و غلظت هاي مختلفي از نيترات با مقادير 0/005 تا 10 ميلي مولار بررسي شد. شناسايي نانوكامپوزيت به كمك ميكروسكوپ نوري روبشي(SEM)، پراش اشعه ايكس (XRD) و امپدانس الكتروشيميايي (EIS) مورد بررسي قرار گرفت. حد تشخيص نانوحسگر ساخته شده با توجه به رابطه خطي غلظت در محدوده 0/005 تا 10 ميلي مولار برابر با 0/016 ميكرو مولار (S/N=3) تعيين شد. نانوحسگر NC/GO-GCE-Ag يك اثر هم افزايي در حضور گرافن اكسايد و نانوسلولز و نانوكاتاليست نقره در جهت اندازه گيري ولتامتري نيترات نشان داد. نتايج حاصل از اين تحقيق نشان داد روش فوق داراي دقت و صحت بالايي بوده و نانو حسگر ساخته شده با پايداري طولاني مدت قادر است يون نيترات موجود در محلول هاي آبي را بدون دخالت قابل ملاحظه عوامل مداخله گر شناسايي و تعيين مقدار نمايد.

Nitrate pollution is at the forefront of groundwater contamination which poses serious environmental and public health hazards. Nitrate is usually released in solution from agricultural activities and finds its way into groundwater resources. The objective of the present study was to determine، accurately concentrations of nitrate ions in water samples from the environment using sensitive electrochemical methods. For this purpose، a modified glassy carbon electrode modified with a nanocomposite consisting of silver nanoparticles، nanocellulose، and graphene oxide (Ag/NC/GO-GCE) was used. The characterization of the nanocomposite was investigated using scanning electron microscope (SEM)، X-Ray diffraction (XRD)، and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The modified Ag/NC/GO-GCE electrode was used as nanosensor for the electrocatalytic determination of nitrate using the voltammetric method. The effects of the parameters of scan rate، pH، and different nitrate concentrations were studied and the optimum conditions were obtained. A limit of detection of 0.016 µM (S/N=3) was found in the linear range of 0.005 to 10 mM nitrate. The Ag/NC/GO-GCE electrode exhibited a synergistic effect toward voltammetric determination of nitrate in the presence of graphene oxide، nanocellulose، and silver nanocatalyst. The nanosensor developed here showed excellent sensitivity، selectivity، and stability toward nitrate determination in aqueous solutions without any significant interference