Χρήση λεπτών υμενίων SnO2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές
Η περιβαλλοντική μόλυνση είναι ένα από τα πιο σοβαρά προβλήματα που αντιμετωπίζει ο πλανήτης μας τα τελευταία χρόνια. Η έντονη ανθρώπινη δραστηριότητα έχει οξύνει αυτό το φαινόμενο. Τις τελευταίες δεκαετίες η εντατική χρήση φυτοφαρμάκων είχε ως αποτέλεσμα τη ρύπανση του υπόγειου νερού µε οργανικές ε...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2016
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/9366 |
| id |
nemertes-10889-9366 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Λεπτά υμένια διοξειδίου του κασσιτέρου Αλογονούχες οργανικές ενώσεις SnO2 thin films Organic halides 628.168 42 |
| spellingShingle |
Λεπτά υμένια διοξειδίου του κασσιτέρου Αλογονούχες οργανικές ενώσεις SnO2 thin films Organic halides 628.168 42 Μπίτη, Μαρία Χρήση λεπτών υμενίων SnO2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές |
| description |
Η περιβαλλοντική μόλυνση είναι ένα από τα πιο σοβαρά προβλήματα που αντιμετωπίζει ο πλανήτης μας τα τελευταία χρόνια. Η έντονη ανθρώπινη δραστηριότητα έχει οξύνει αυτό το φαινόμενο. Τις τελευταίες δεκαετίες η εντατική χρήση φυτοφαρμάκων είχε ως αποτέλεσμα τη ρύπανση του υπόγειου νερού µε οργανικές ενώσεις. Οι οργανοχλωριωµένες ενώσεις που χρησιμοποιούνται ως εντομοκτόνα, δεν αποδομούνται εύκολα και αποτελούν πηγή ρύπανσης των υπόγειων νερών. Στην παρούσα εργασία έγινε μια προσπάθεια ανάπτυξης ενός αισθητήρα που θα έχει την δυνατότητα να ανιχνεύει και να ποσοτικοποιεί αυτές τι βλαβερές για το περιβάλλον οργανικές ενώσεις. Για την δημιουργία του συγκεκριμένου αισθητήρα χρησιμοποιήθηκαν λεπτά υμένια SnO2 πάνω στα οποία έγινε ακινητοποίηση μιας σιδηρούχας ένωσης, της αιμίνης (FeIII). Στην συνέχεια της εργασίας θα γίνει αντιληπτό, πως η χρήση αυτών των υμενίων, μέσα από διάφορες οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις, καθιστά δυνατή την ανίχνευση διαφόρων οργανικών ουσιών.
Η εργασία απαρτίζεται από τέσσερα κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στους αισθητήρες και μια αναφορά στους ημιαγωγούς, αφού το υλικό που χρησιμοποιήθηκε στην συγκεκριμένη περίπτωση, το υμένιο SnO2, είναι ημιαγωγός. Επειδή το υπόστρωμα που θα χρησιμοποιηθεί παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του αισθητήρα, περιγράφεται η δομή του SnO2 αλλά και οι ιδιότητές του. Στην συνέχεια έγινε μια αναφορά στην δομή της αιμίνης και στους λόγους που αυτή επιλέχθηκε για την ανάπτυξη του αισθητήρα. Τέλος περιγράφτηκαν συνοπτικά οι οργανικές αλογονούχες ουσίες, οι λόγοι για τους οποίους η ανίχνευση τους είναι απαραίτητη και οι τρόποι που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα για το λόγο αυτό.
Στο δεύτερο κεφάλαιο έγινε αναφορά στην οργανολογία. Περιγράφηκαν αναλυτικά όλα τα όργανα και οι πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν για την πραγματοποίηση των πειραμάτων. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στις τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν τόσο για το χαρακτηρισμό των λεπτών υμενίων SnO2 όσο και για και για την περεταίρω μελέτη τους αφότου έγινε η ακινητοποίηση της αιμίνης στην επιφάνια τους. Στην συνέχεια περιγράφονται η πειραματική διάταξη της ηλεκτροχημικής κυψελίδας 3 ηλεκτροδίων που χρησιμοποιήθηκε και οι τεχνικές της κυκλικής βολταμμετρίας και της φασματοηλεκτροχημείας που επιλέχθηκαν τόσο για τη μελέτη των ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων των υμενίων SnO2 με ή χωρίς ακινητοποιημένη αιμίνη, όσο και για τη χρήση τους στην ανάπτυξη του αισθητήρα.
Στο τρίτο κεφάλαιο παρατέθηκε αναλυτικά όλη η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη σύνθεση και την παρασκευή των υμενίων SnO2, για το χαρακτηρισμό τους, για την ακινητοποίηση της αιμίνης στην επιφάνειας τους και των παραγόντων που την επηρεάζουν, για την ηλεκτροχημική και φασματοηλεκτροχημική μελέτη τους και για την ανάπτυξη αισθητήρων για την ανίχνευση αλογονούχων οργανικών ενώσεων.
Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο, έγινε παρουσίαση, ανάλυση και σχολιασμός των αποτελεσμάτων. Παρουσιάστηκε για πρώτη φορά η δυνατότητα που προσφέρουν αυτά τα υμένια για την επιτυχή ακινητοποίηση μεγάλης ποσότητας αιμίνης στην επιφάνια τους και η ανάπτυξη ενός ηλεκτροχημικού ή φασματοηλεκτροχημικού αισθητήρα για την γρήγορη και ποσοτική ανίχνευση διαφόρων οργανικών αλογονούχων ενώσεων. |
| author2 |
Τοπογλίδης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τοπογλίδης, Εμμανουήλ Μπίτη, Μαρία |
| format |
Thesis |
| author |
Μπίτη, Μαρία |
| author_sort |
Μπίτη, Μαρία |
| title |
Χρήση λεπτών υμενίων SnO2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές |
| title_short |
Χρήση λεπτών υμενίων SnO2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές |
| title_full |
Χρήση λεπτών υμενίων SnO2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές |
| title_fullStr |
Χρήση λεπτών υμενίων SnO2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές |
| title_full_unstemmed |
Χρήση λεπτών υμενίων SnO2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές |
| title_sort |
χρήση λεπτών υμενίων sno2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/9366 |
| work_keys_str_mv |
AT mpitēmaria chrēsēleptōnymeniōnsno2giaperiballontikesepharmoges AT mpitēmaria useofsno2thinfilmsforenvironmentalapplications |
| _version_ |
1771297290134224896 |
| spelling |
nemertes-10889-93662022-09-05T20:30:14Z Χρήση λεπτών υμενίων SnO2 για περιβαλλοντικές εφαρμογές Use of SnO2 thin films for environmental applications Μπίτη, Μαρία Τοπογλίδης, Εμμανουήλ Μπουρόπουλος, Νικόλαος Πουλόπουλος, Παναγιώτης Biti, Maria Λεπτά υμένια διοξειδίου του κασσιτέρου Αλογονούχες οργανικές ενώσεις SnO2 thin films Organic halides 628.168 42 Η περιβαλλοντική μόλυνση είναι ένα από τα πιο σοβαρά προβλήματα που αντιμετωπίζει ο πλανήτης μας τα τελευταία χρόνια. Η έντονη ανθρώπινη δραστηριότητα έχει οξύνει αυτό το φαινόμενο. Τις τελευταίες δεκαετίες η εντατική χρήση φυτοφαρμάκων είχε ως αποτέλεσμα τη ρύπανση του υπόγειου νερού µε οργανικές ενώσεις. Οι οργανοχλωριωµένες ενώσεις που χρησιμοποιούνται ως εντομοκτόνα, δεν αποδομούνται εύκολα και αποτελούν πηγή ρύπανσης των υπόγειων νερών. Στην παρούσα εργασία έγινε μια προσπάθεια ανάπτυξης ενός αισθητήρα που θα έχει την δυνατότητα να ανιχνεύει και να ποσοτικοποιεί αυτές τι βλαβερές για το περιβάλλον οργανικές ενώσεις. Για την δημιουργία του συγκεκριμένου αισθητήρα χρησιμοποιήθηκαν λεπτά υμένια SnO2 πάνω στα οποία έγινε ακινητοποίηση μιας σιδηρούχας ένωσης, της αιμίνης (FeIII). Στην συνέχεια της εργασίας θα γίνει αντιληπτό, πως η χρήση αυτών των υμενίων, μέσα από διάφορες οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις, καθιστά δυνατή την ανίχνευση διαφόρων οργανικών ουσιών. Η εργασία απαρτίζεται από τέσσερα κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στους αισθητήρες και μια αναφορά στους ημιαγωγούς, αφού το υλικό που χρησιμοποιήθηκε στην συγκεκριμένη περίπτωση, το υμένιο SnO2, είναι ημιαγωγός. Επειδή το υπόστρωμα που θα χρησιμοποιηθεί παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του αισθητήρα, περιγράφεται η δομή του SnO2 αλλά και οι ιδιότητές του. Στην συνέχεια έγινε μια αναφορά στην δομή της αιμίνης και στους λόγους που αυτή επιλέχθηκε για την ανάπτυξη του αισθητήρα. Τέλος περιγράφτηκαν συνοπτικά οι οργανικές αλογονούχες ουσίες, οι λόγοι για τους οποίους η ανίχνευση τους είναι απαραίτητη και οι τρόποι που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα για το λόγο αυτό. Στο δεύτερο κεφάλαιο έγινε αναφορά στην οργανολογία. Περιγράφηκαν αναλυτικά όλα τα όργανα και οι πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν για την πραγματοποίηση των πειραμάτων. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στις τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν τόσο για το χαρακτηρισμό των λεπτών υμενίων SnO2 όσο και για και για την περεταίρω μελέτη τους αφότου έγινε η ακινητοποίηση της αιμίνης στην επιφάνια τους. Στην συνέχεια περιγράφονται η πειραματική διάταξη της ηλεκτροχημικής κυψελίδας 3 ηλεκτροδίων που χρησιμοποιήθηκε και οι τεχνικές της κυκλικής βολταμμετρίας και της φασματοηλεκτροχημείας που επιλέχθηκαν τόσο για τη μελέτη των ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων των υμενίων SnO2 με ή χωρίς ακινητοποιημένη αιμίνη, όσο και για τη χρήση τους στην ανάπτυξη του αισθητήρα. Στο τρίτο κεφάλαιο παρατέθηκε αναλυτικά όλη η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη σύνθεση και την παρασκευή των υμενίων SnO2, για το χαρακτηρισμό τους, για την ακινητοποίηση της αιμίνης στην επιφάνειας τους και των παραγόντων που την επηρεάζουν, για την ηλεκτροχημική και φασματοηλεκτροχημική μελέτη τους και για την ανάπτυξη αισθητήρων για την ανίχνευση αλογονούχων οργανικών ενώσεων. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο, έγινε παρουσίαση, ανάλυση και σχολιασμός των αποτελεσμάτων. Παρουσιάστηκε για πρώτη φορά η δυνατότητα που προσφέρουν αυτά τα υμένια για την επιτυχή ακινητοποίηση μεγάλης ποσότητας αιμίνης στην επιφάνια τους και η ανάπτυξη ενός ηλεκτροχημικού ή φασματοηλεκτροχημικού αισθητήρα για την γρήγορη και ποσοτική ανίχνευση διαφόρων οργανικών αλογονούχων ενώσεων. Εnvironmental pollution is one of the most serious problems that our planet faces over the last years. The intense human activity has made the situation even worse. The last few decades, the use of huge amounts of pesticides has deduced the pollution of the underground waters with organic compounds. The organic halides used as pesticides, are not easy to deconstruct and are one of the major sources of pollution for the underground waters. In this project, an attempt was made to create a sensor which will have the ability to sense and quantify this kind of polluting organic substances. In order to develop this sensor, mesoporous SnO2 thin films were used as a solid support for the immobilization of iron (III) protoporphyrin chloride (hemin). Subsequently we examined the spectroscopic and redox properties of the adsorbed hemin and used them for the detection of different organic halides in fluid solutions. This project is composed of four chapters. In the first chapter, there is an introduction to the sensors and to semiconductor materials, as SnO2 films are semiconductor materials. Special emphasis was given to the structure and properties of the films and the applications they have been used so far. Furthermore, the structure of hemin was also described and the reasoning why it was chosen as the molecular catalyst in order to develop this specific sensor. Finally, the structure of the organic halides was also described in detail as well as the reasons that make them so important for sensing. The second chapter presents all the experimental techniques used in this MSc thesis. All the experimental techniques and procedures used for the characterization of the resulting SnO2 films and for the adsorption process of hemin were described thoroughly. Furthermore, details were given of the electrochemical techniques (cyclic voltammetry and spectroelectrochemistry) used to evaluate the electrochemical performance of the resulting films with or without hemin adsorbed on their surface. A detailed description of the 3 electrode electrochemical used to perform these experiments was also presented. In addition, emphasis was given to the procedures used for the development of the sensor. In the third chapter, a description of the procedures used for the production of thin SnO2 films on conducting glass was given. In addition, the methods used for their characterization, for the immobilization of hemin on their surface, for their electrochemical and spectroelectrochemical studies, were presented in detail. Chapter four includes the presentation, analysis and discussion of the data collected. It is presented for the first time the possibility that these thin SnO2 films provide an ideal surface for the immobilization of a molecular catalyst, such as hemin, in high quantities and in a functional way that could lead to the development of an electrochemical or a spectroelectrochemical sensor for the quick and quantitative sensing or different organic halides. 2016-06-09T13:36:35Z 2016-06-09T13:36:35Z 2016-02-11 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9366 gr 0 application/pdf |
