فهرست مطالب

نشریه پژوهش های شیمیایی و نانو مواد
سال دوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهدیه مصطفوی، جلال الدین شایگان*، امیرحسین جاوید صفحات 1-7
    امروزه صنعت آب چه به عنوان آب آشامیدنی و چه برای استفاده صنعتی، از اهمیت خاصی برخوردار است. در اکثر نقاط دنیا، منابع آب به علت توسعه و افزایش تقاضا به طور فزاینده ای رو به کاهش بوده و تصفیه و بازیابی پساب در اولویت می باشد. از اینرو در حال حاضر، فن آوری تصفیه نیازمند فرآیندهای نوین و ابتکاری، مطابق با کیفیت و جریان آب یا پساب است. آب بازیافتی باید دارای پارامترهای خلوص، مطلوبیت بهداشتی، مقبولیت زیست محیطی و امکان سنجی اقتصادی بر اساس استانداردهای آب صنعتی برای استفاده مجدد باشد. در تحقیق حاضر ساخت پایلوتی مجهز به فرآیند های اکسیداسیون پیشرفته جهت تصفیه و بازیابی پساب ثانویه شهری و حذف آلاینده های باقیمانده در پساب خروجی از تصفیه خانه فاضلاب شهری، طراحی شد. در طول دوره آزمایش که با ترکیب فرآیندهایی شاملO3/H2O2, O3/UV ،UV/H2O2 ،O3/UV/H2O2  در نظر گرفته شده بود، دستیابی به راندمان حذف آلاینده های آلی حدودا 90 درصد بود. همچنین حذف بو و رنگ پساب نیز با راندمان بسیار زیاد فراهم شد. ولی از آنجایی که حذف کدورت و مواد معلق خود عامل بازدارنده بر برخی از سیستم ها نظیر UV بود، با استفاده از فیلتر شنی، فیلتر کربنی و میکروفیلتراسیون، راندمان حذف آلایندها تا 98 درصد افزایش یافت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از فناوری های مبتنی بر اکسیداسیون پیشرفته برای کاربردهای استفاده مجدد از پساب، یکی از گزینه های بهینه حتی برای پساب هایی با مواد آلی بسیار بالا است و می تواند گزینه مناسبی به عنوان یک روش پیش تصفیه بهینه برای روش اسمز معکوس باشد.
    کلیدواژگان: بازیابی پساب شهری، فرآیند اکسیداسیون پیشرفته، اوزون، اشعه فرابنفش، پیش تصفیه اسمز معکوس
  • حسین نعیمی*، مهسا خراسانی صفحات 8-14
    در این پژوهش، تراکم 2-هیدروکسی نفتالن-4،1- دی ٱن، مالونونیتریل، آلدهیدهای آروماتیک و اورتو فنیلن دی آمین برای سنتز موثر بنزو[a]پیرانو[3,2-c]فنازین در شرایط بدون حلال استفاده شد. این واکنش در شرایط سبز و بدون حلال و در حضور مایع یونی بوتیل-3- متیل ایمیدازولیوم هگزافلویوروفسفات به عنوان یک کاتالیزگر بازی انجام شد. برای جداسازی آسان محصول ها از روش تبلور مجدد استفاده شد. محصول ها با بازده خوب تا عالی در مدت زمان 15 تا 25 دقیقه بدست آمدند. همه محصول ها با تکنیک تعیین نقطه ذوب، FT-IR و 1H NMR شناسایی شدند.
    کلیدواژگان: 2-هیدروکسی نفتالن-4، 1-دی ٱن، بنزن-2، 1-دی آمین، مایع یونی، بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئوروفسفات
  • سعیدرضا هرمزی جنگی*، زهرا دهقانی صفحات 15-23
    در پژوهش حاضر، یک روش تجزیه ای با استفاده از نانوزیم نقره به عنوان نانوزیمی در دسترس، ارزان و با فعالیت شبه پراکسیدازی بالا برای اندازه گیری گزینشی هیدروژن پراکسید در نمونه های غذایی طراحی شد. اندازه گیری ها با بهره گیری از 3,3'،5,5'-تترامتیل بنزیدین به عنوان کاوشگر تجزیه ای و سوبسترای پراکسیدازی انجام پذیرفت. اساس اندازه گیری بر کاوش اسپکتروفتومتری محصول اکسیداسیون سوبسترا با هیدروژن پراکسید در حضور نانوزیم و اندازه گیری جذب محصول تولیده شده (آبی رنگ) در 658 نانومتر استوار است. پارامترهای موثر بر حساسیت اندازه گیری شامل، مقدار نانوزیم، زمان، نوع و غلظت بافر، pH و غلظت سوبسترا بهینه شدند. در شرایط بهینه، محدوده ی اندازه گیری خطی بین 80-1 میکرومولار و حد تشخیص بسیار پایین 12/0 میکرومولار بدست آمد. همچنین اندازه گیری گزینش پذیری روش نشان داد که به صورت بسیار گزینش پذیر فقط در حضور هیدروژن پراکسید جذب در 658 نانومتر افزایش می یابد و پاسخ تجزیه ای مشاهده می شود. بنابراین، روش طراحی شده برای اندازه گیری هیدروژن پراکسید در شیر مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش طراحی شده با دقت و صحت بالایی قادر به اندازه گیری هیدروژن پراکسید موجود در شیر می باشد. امید است، نتایج این پژوهش بتوانند در راستی آزمایی سلامت مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: نانوزیم، هیدروژن پراکسید، فعالیت شبه پراکسیدازی
  • عبدالحمید دهقانی، میلاد قزلسفلو، لیلا مرادی* صفحات 24-45
    نانوشیمی میزبان-میهمان شاخه ای از شیمی فوق مولکولی است که در آن یک مولکول به اصطلاح میزبان به مولکول یا یون مهمان متصل می شود. فعل و انفعالات میزبان و مهمان شامل دو مولکول یا ماده است که می توانند از طریق روابط ساختاری منحصر به فرد و اتصال غیرکووالانسی، کمپلکس ها را تشکیل دهند. این نوع تعامل که به عنوان تشخیص مولکولی نیز نامیده می شود، به طور گسترده در فرآیندهای تشخیص زیستی، مانند برهمکنش های آنزیم-بازدارنده و آنتی ژن-آنتی بادی یافت می شود. تشخیص مولکولی میزبان-مهمان یک رویکرد قدرتمند برای ساخت یک مسیر پویا فراهم می کند که اجازه دستکاری ساختاری مجموعه های حاصل از نظر اندازه و شکل را می دهد. بنابراین، مسیری را برای ساخت سیستم های فوق مولکولی هوشمند با واکنش پذیری چند سطحی باز می کند. نانوشیمی میزبان-میهمان ایده شناخت مولکولی و برهمکنش های مولکولی از طریق پیوند غیرکووالانسی را در بر می گیرد. پیوند غیرکووالانسی در حفظ ساختار سه بعدی مولکول های بزرگ مانند پروتیین ها حیاتی است و در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی که در آن مولکول های بزرگ به طور خاص اما گذرا به یکدیگر متصل می شوند، نقش دارد. از زمان کشف، برهمکنش میزبان و مهمان توجه چشمگیری را به خود جلب کرده است، زیرا بسیاری از فرآیندهای زیستی نیاز به برهمکنش های میزبان و مهمان دارند و شناخت این برهمکنش می تواند در برخی از طراحی های مواد مفید باشد. در این مقاله، به طور خلاصه به معرفی مولکول های میزبان-مهمان و برخی از کاربردهای آن پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: نانوشیمی میزبان- مهمان، درشت مولکول، اتر تاجی، کالیکس آرن، سیکلو دکسترین
  • مونس هنرمند*، احمد آریافر، مجید مهجوره صفحات 46-50
    در این گزارش، برای اولین بار، سنتز نانوذرات اکسید نیکل (NiO) بواسطه عصاره گیاه کما انجام شد. برای ساخت نانوذرات اکسید نیکل از هیچ ماده احیاکننده شیمیایی، پایدار کننده سمی و حلال خطرناکی استفاده نشد و تمام مراحل ساخت در یک شرایط سبز و ملایم صورت پذیرفت. برای تعیین نوع فاز و مورفولوژی نانوذرات اکسید نیکل بیوسنتز شده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM) استفاده شد. پس از بررسی نتایج شناسایی ها، به منظور برداشتن گامی جهت حفظ محیط زیست، نانوذرات اکسید نیکل بیوسنتز شده به عنوان فوتوکاتالیست موثر برای تخریب رنگ آلی بروموتیمول بلو مورد استفاده قرار گرفت. در این تحقیق، برای فعال کردن فوتوکاتالیست اکسید نیکل از لامپ UV استفاده شد. درصد تخریب رنگ بروموتیمول بلو در مدت زمان 3 ساعت به 08/77 رسید. برای ارزیابی امکان سنجی استفاده از نانوفوتوکاتالیست اکسید نیکل در صنعت، تخریب بروموتیمول بلو بر روی فاضلاب واقعی انجام و نتایج موفقیت آمیز حاصل شد.
    کلیدواژگان: نانوذرات اکسید نیکل، سنتز سبز، فوتوکاتالیست، رنگ آلی
  • محمدرضا حافظی، فاطمه هنرآسا* صفحات 51-55
    کاتیون جیوه (II) مخاطرات زیادی برای محیط زیست و انسان دارد. بنابراین اندازه گیری کاتیون جیوه (II) از اهمیت خاصی برخوردار است. در این کار از خصوصیت شبه آنزیم پراکسیدازی نانوکامپوزیت اکسید آهن/نقاط کربنی برای اندازه گیری رنگ سنجی کاتیون جیوه (II) استفاده شد. برای انجام این کار، ابتدا نانوکامپوزیت اکسید آهن/ نقاط کربنی تهیه شد و سپس مشخصه یابی نانوکامپوزیت توسط روش های طیف سنجی مادون قرمز-تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی عبوری انجام شد. سپس با توجه به خصوصیت شبه آنزیم پراکسیدازی نانوکامپوزیت که می تواند اکسیداسیون 3,3',5,5'-تترا متیل بنزیدین (TMB) به کاتیون رادیکال TMB* را در حضور H2O2 تسریع کند، یک سنجه برای اندازه گیری جیوه (II) با استفاده از سیستیین طراحی شد. با استفاده از روش فوق محدوده دینامیکی و حد تشخیص برای اندازه گیری کاتیون جیوه(II)  به ترتیب 8-10×4/3 تا 4-10×4/3 و 8-10×4/3 مولار بدست آمد. روش فوق از تکرارپذیری خوبی برای اندازه گیری کاتیون جیوه (II) برخوردار است.
    کلیدواژگان: کاتیون جیوه(II)، نانوزیم، نانوکامپوزیت اکسید آهن، نقاط کربنی، سیستئین
|
  • Mahdieh Mostafavi, Jalaledin Shayegan *, Amir Hossein Javid Pages 1-7
    Nowadays, the water industry has particular importance, for both drinking and industrial water usages. In most parts of the world, water resources are increasingly decreasing due to development and increasing demand. So, wastewater treatment and reuse is a priority. Therefore, currently, treatment technology needs new and innovative processes, according to the quality of raw water and wastewater. The recovered water should have the parameters of purity, sanitary desirability, environmental acceptance and economic feasibility based on industrial water standards for reuse. Therefore, in the current research, a pilot plant equipped with advanced oxidation processes was designed to purify and recover secondary municipal wastewater and remove residual pollutants in the effluent from the secondary urban wastewater treatment plant. During the test period, which was considered with a combination of processes including O3/H2O2, O3/UV, UV/H2O2, O3/UV/H2O2, the efficiency of removing organic pollutants was about 90%. In addition, disinfection, odor and color removal was also provided with very high efficiency. However, since the removal of turbidity and suspended matter was the inhibitory factor for some systems such as UV, by using sand filter, carbon filter and microfiltration, the removal efficiency of contaminants increased up to 98%. The obtained results indicate that the use of technologies based on advanced oxidation for wastewater reuse applications is one of the optimal options, even for wastewater with very high organic matter and it can be a suitable option as an optimal pretreatment method for reverse osmosis method.
    Keywords: Municipal wastewater reuse, Advanced oxidation process (AOP), Ozone, Ultraviolet (UV), Reverse osmosis pretreatment
  • Hossein Naeimi *, Mahsa Khorasani Pages 8-14
    In this research, the condensation of 2-hydroxynaphthalene-1,4-dione, malononitrile, aromatic aldehydes, and ortho-phenylenediamine was carried out for green synthesis of benzo[a]pyrano[3,2-c]phenazine under solvent-free conditions. This reaction was catalyzed using ionic liquid, butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate as a base catalyst with simple reaction condition and easy separation of products. The products were obtained in high to excellent yields and reaction time between 15 to 25 minutes. All products were identified by melting point, FT-IR and 1H NMR techniques.
    Keywords: 2-hydroxynaphthalene-1, 4-dione, Benzene-1, 2-diamine, Ionic liquid, Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate
  • Saeed Reza Hormozi Jangi *, Zahra Dehghani Pages 15-23
    In this contribution, an analytical method was developed utilizing silver nanozymes as inexpensive and high throughput nanomaterials with high peroxidase-like activity for the selective quantification of hydrogen peroxide in food samples. 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine (TMB) was utilized as peroxidase substrate to produce the blue-colored analytical probe. The method was constructed based on the spectrophotometric probing the oxidation product of TMB by hydrogen peroxide in the presence of silver nanozyme as catalyst and the absorbance of the blue-colored oxidation product at 658 nm was used as analytical signal. The effective parameters on the method sensitivity including nanozyme amount, incubation time, buffer type and concentration, pH, and substrate concentration were optimized. In optimal experimental conditions, a linear dynamic range of 1-80 μM and detection limit as low as 0.12 μM were obtained. Besides, the selectivity studies revealed that the absorbance at 658 nm was increased in the presence of hydrogen peroxide while other co-existing species cannot proceed the oxidation process. Finally, the designed method was applied to quantify hydrogen peroxide of milk samples, revealing highly accurate results. The results of this research can be potentially utilized for food safety verification in food industries.
    Keywords: Nanozyme, hydrogen peroxide, Peroxidase-like activity
  • Abdulhamid Dehghani, Milad Ghezelsofloo, Leila Moradi * Pages 24-45
    Host-guest nanochemistry is a branch of supramolecular chemistry in which a so-called host molecule binds to a guest molecule or ion. Host-guest interactions involve two molecules or substances that can form complexes through unique structural relationships and non-covalent bonding. Also called molecular recognition, this type of interaction is widely found in biological recognition processes, such as enzyme-inhibitor and antigen-antibody interactions. Host-guest molecular recognition provides a powerful approach to construct a dynamic interface that allows the resulting assemblies to be structurally manipulated in size and shape. Thus, it opens a path to construct smart supramolecular systems with multilevel reactivity. Host-guest nanochemistry incorporates the idea of molecular recognition and interactions through non-covalent bonding. Noncovalent bonding is critical in maintaining the three-dimensional structure of large molecules such as proteins and is involved in many biological processes in which large molecules are specifically but transiently bound together. Host-guest interactions have attracted considerable attention since their discovery, as many biological processes require host-guest interactions and can be useful in some material designs. In this article, the host-guest molecules and some of their applications are briefly introduced.
    Keywords: Host-guest nanochemistry, Macromolecule, Crown ether, Calixarene, Cyclodextrin
  • Moones Honarmand *, Ahmad Aryafar, Majid Mahjoore Pages 46-50
    In this report, for the first time, the synthesis of nickel oxide nanoparticles (NiO) was carried out by the extract of Ferula plant. No chemical reducing agents, toxic stabilizers, or dangerous solvents were used for the synthesis of nickel oxide nanoparticles, and all fabrication steps were carried out in a green and mild conditions. X-ray diffraction analysis (XRD) and field emission scanning electron microscope (FE-SEM) were employed to determine the phase type and morphology of biosynthesized nickel oxide nanoparticles. After characterization, in order to take a step to protect the environment, biosynthesized nickel oxide nanoparticles were utilized as an effective photocatalyst for the degradation of bromothymol blue as an organic dye. In this manner, a UV lamp was used to activate the nickel oxide photocatalyst. The degradation percentage of bromothymol blue dye reached %77.08 within 3 hours. To evaluate the feasibility of using nickel oxide nanophotocatalyst in industry, the degradation of bromothymol blue was performed on real wastewater and successful results were obtained.
    Keywords: Nickel oxide nanoparticles, Green synthesis, Photocatalyst, Organic Dye
  • Mohammad Reza Hafezi, Fatemeh Honarasa * Pages 51-55
    Mercury(II) cation has many risks for the environment and humans. Therefore, detection of mercury(II) cation is of particular importance. In this work, peroxidase-like activity of iron oxide/carbon dots nanocomposite was used for colorimetric determination of mercury(II) cation. To do this, first, iron oxide/carbon dots nanocomposite was prepared, and then the nanocomposite was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and transmission electron microscopy. Next, a sensor for determination of mercury(II) was designed by considering the peroxidase-like activity of the nanocomposite that can accelerate the oxidation of 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) to the cation radical of TMB* in the presence of H2O2. By using the above method, the dynamic range and detection limit for mercury(II) cation were obtained as 3.4×10-8 to 4.3×10-4 and 3.4×10-8 M, respectively. Also, this method shows good reproducibility for determination of mercury(II).
    Keywords: Mercury (II) cation, Nanozyme, Iron oxide, carbon dots nanocomposite, Cysteine