ساخت نانوبيوسنسور گاز اتانول بر پايه كامپوزيت GO/PANI/SnO2

Design and manufacture of ethanol gas nanobiosensor based on the GO/PANI/SnO2 composite

در اين مطالعه يك نانوبيوسنسور براي تشخيص گاز اتانول ساخته شد. براي ساخت آن در مرحله اول نانوكامپوزيت گرافن اكسايد-پلي آنيلين سنتز شد و براي بررسي تركيب شيميايي و مورفولوژي و ساختار آن آناليز هاي طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز (FT-IR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي ميدان مغناطيسي(FE-SEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (HR-TEM) و پراش اشعه ايكس(XRD) انجام شد و نتايج نشان دهنده اين است كه سنتز گرافن اكسايد به درستي انجام شده و ذرات پلي آنيلين به خوبي و به صورت فيزيكي و شيميايي بر سطح صفحات گرافن اكسايد پيوند يافته اند. آناليزها نشان دهنده اين هستند كه تشكيل زنجيره هاي پليمري پلي آنيلين بر سطح گرافن اكسايد باعث شده كه صفحات گرافن اكسايد كه در حالت عادي به صورت صفحات صاف و يكنواخت هستند به صورت صفحات ناصاف و غير يكنواخت تغيير شكل يابند كه علت آن تشكيل درست نانو كامپوزيت گرافن اكسايد-پلي آنيلين است. در مرحله دوم نانو كامپوزيت تشكيل شده را بر روي الكترودهايي با روكش نقره قرار داده و سپس با قرار دادن نانو ذرات اكسيد اكسيد قلع قسمت هاي مختلف نانوبيوسنسور نسبت به گاز اتانول حساس شد. ميزان پاسخ و حساسيت نانو بيوسنسور نسبت به هريك از گازهاي اتانول، دي اكسيد كربن، متان و آمونياك، با انجام آزمايش هاي آمپرومتريك مورد سنجش قرار گرفت و نتايج نشان داد كه حساسيت نانو بيوسنسور ساخته شده براي تشخيص گاز اتانول قابل قبول مي باشد.

In this study, a nanobiosensor was fabricated for ethanol gas detection, and its electrochemical response to various concentrations of this gas was studied. In the first phase, in order to fabricate this nanobiosensor, the Graphene-Oxide/Polyaniline (GO/PANI) nano-composite was synthesized. Chemical composition, morphology and the structure of the nano-composites was studied by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), High-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the synthesis of graphene oxide is done correctly and the polyaniline particles are well bonded on the surface of the graphene oxide sheets as physically and chemically. Owning to the formation of the correct graphene-oxide/polyaniline nano-composite the analyzes indicate that the formation of polyaniline polymer chains on the surface of graphene oxide has led to the deformation of graphene sheets, which are normally flattened and uniformed sheets into the form of non-flattened and non-uniformed sheets. In the second phase, the formed nano-composite was placed on silver coated electrodes and then, by placing the nanoparticles of tin oxide, the nanobiosensors were sensitive toward the ethanol gas. Through the amperometric experiments, responsiveness and sensitivity and selectivity of the nanobiosensors to each of ethanol, carbon dioxide, methane and ammonia gases were measured and the results showed that the sensitivity of nanobiosensor fabricated to detection of the ethanol gas is acceptable. The results of the electrochemical tests showed that the nanobiosensors also have responded slightly to ammonia and methane.