عنوان: نانوذرات اصلاح شده با مایعات یونی و کاربرد آنها نویسندگان : 1- خديجه حاجي بابايي 2- محسن سروری

سطوح اصلاح شده با مایعات یونی کاربرد سطوح اصلاح شده با مایعات یونی در زمینه‌های مختلف شیمی: شیمی آلی شیمی معدنی الکتروشیمی شیمی تجزیه مایعات یونی با قطبیت زیادی که دارند مانند کمپلکسهای فلزی، محیط‌های مناسبی برای نگهداری (Immpbilization) گونه‌های کاتالیستی می‌باشند.

روشهای اصلاح سطح توسط مایع یونی اصلاح سطح با مایعات یونی به طرق مختلف انجام می‌شود. اصلاح سطح ... با توجه به برهمکنش‌های بین مایع یونی و سطح دسته بندی می‌شوند. در شکل ، این دسته بندی نشان داده شده است.

روشهای اصلاح سطح توسط مایع یونی اصلاح سطح مایع یونی از طریق پیوند کوالانسی... بین گروه سیلانول (Si-OH) سطح با آنیون و یا کاتیون از مایع یونی صورت می‌پذیرد. مایع یونی قادر است، بدون پیوند کوالانسی... به شکل فاز مایع بر سطح قرار گیرد.(Supported Liquid Phase- SLPs)

اتصال کوالانسی در این روش اصلاح سطح... مایع یونی توسط پیوند کوالانسی به سطح متصل می‌شود. در شکل، قرار گرفتن ایمیدازول بر سطح از طریق پیوند کوالانسی نشان داده شده است.

اصلاح سطح با اتصال آنیون روشی آسان برای اصلاح سطح با مایعی یونی روش Incipient Wetness است. در این روش اتصال مایع یونی به سطح جامد از طریق آنیون آن صورت می‌گیرد. مایع یونی به حدی به فاز جامد افزوده می‌شود که ترکیب حالت پودری و خشک خود را از دست بدهد. شکل، زئولیت اصلاح شده با مایع یونی را توسط این روش نشان می‌دهد. در این روش مایع یونی از طریق پیوند یونی با سطح اتصال برقرار می‌کند.

اصلاح سطح با اتصال کاتیون (Grafting) معایب اصلاح مایعات یونی از طریق پیوند کوالانسی: افزایش خاصیت اسیدی مایع یونی رفع این مشکل: به جای افزایش مایع یونی به سطح سیلیکا، هالیدهای آلی شامل کاتیون در مایع یونی بر روی سطح قرار می‌گیرند. در مرحله بعد هالیدهای فلزی اضافه می‌گردد. در این روش مایع یونی با تعویض آنیون همراه، بر سطح ایجاد می‌شود.

اصلاح سطح با اتصال کاتیون (Grafting) ض

پلیمریزاسیون در این روش مایع یونی از طریق پیوند کوالانسی بر سطح پلیمر قرار می‌گیرد. مایع یونی قرار گرفته بر پلیمر از طریق گروه پلیمری (معمولاً توسط یک متصل کننده) به ایمیدازول و یا آنیون مایع یونی متصل می‌شود. معمولاً با اتصال پلیمر به مایع یونی هدایت پلیمر افزایش می‌یابد. اصلاح سطح پلیمر با استفاده از مایع یونی ایمیدازولیوم که باعث افزایش هدایت پلیمر شده است:

روش سل ژل در این روش سطح اصلاح شده با مایع از طریق روش سل-ژل تهیه می‌شود. 1-(تری اتوکسی سایلیل پروپیل)-3-متیل ایمیدازولیوم کلرید به مخلوطی از منبع سیلیکا افزوده شده و ماده متخلخل از سیلیکا تشکیل می‌شود. سپس با افزایش آلومینیوم کلرید کمپلکس یونی ایجاد می‌شود.

جذب فیزیکی در این روش مایع یونی از طریق پیوندهای ضعیف وان دروالس برسطح قرار می‌گیرد. در این مورد اتصال کوالانسی خاصی مطرح نیست. شکل، سطح نانوذره SBA-15 اصلاح شده توسط مایع یونی از طریق جذب فیزیکی را نشان می‌دهد.

رو ش‌های القاح کاتالیستهای مولکولی در فاز مایع یونی قرار گرفته بر سطح مزیت مایعات یونی اصلاح شده بر سطح نسبت به مایع یونی خالص این است که به راحتی قابل بازیافت است. کاتالیست، مایع یونی و فاز جامد به روشهای مختلف با هم ترکیب می‌شوند: نوع اول: اصلاح سطح فاز جامد با مخلوط کاتالیست و مایع یونی از طریق پیوندهای نسبتاً ضعیف واندروالسی می‌باشد. در این حالت کاتالیست به صورت همگن (Homogeneous) عمل می‌کند.

رو ش‌های القاح کاتالیستهای مولکولی در فاز مایع یونی قرار گرفته بر سطح نوع دوم: مایع یونی به طور مستقیم به فاز جامد متصل شده و به صورت تک لایه بر سطح قرار می‌گیرد. این نوع سطوح از طریق روش پیوند کوالانسی سل-ژل تهیه می‌شوند و کاتالیست برروی این سطح کپسوله می‌شود. در نوع سوم: مایع یونی از طریق پیوند کوالانسی بر سطح جامد قرار می‌گیرد. کاتالیست از طریق پیوند کوالانسی به مایع یونی متصل می‌شود.

رو ش‌های القاح کاتالیستهای مولکولی در فاز مایع یونی قرار گرفته بر سطح نوع چهارم: کاتالیست از طریق پیوند کوالانسی بر سطح قرار می‌گیرد. سپس مایع یونی از طریق پیوند ضعیف واندروالسی بر این سطح قرار داده می‌شود.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی استفاده به عنوان حسگر خواص آب دوستی و آبگریزی سطح با تغییر آنیون در مایع یونی تغییر می‌کند. نانوذرات اصلاح شده با مایع یونی بر پایه کاتیون ایمیدازولیوم تهیه شد: سطح نانو ذره طلا اصلاح شده با مایع یونی در محلول آبی به عنوان حسگر رنگ‌سنجی برای گونه‌های آنیونی مختلف به کار رفت. این حسگر از طریق مکانیسم تغییر آنیون (Anion Exchange) مربوط به گونه مایع یونی عمل می‌کند.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی تغییر رنگ سطح نانو ذره طلا که به عنوان حسگر استفاده شده، در حضور آنیون‌های کلرید(Cl-)، برمید (Br-)، یدید (I-) و تترافلوروبورات (BF4-):

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی کاربرد در پزشکی نانوذرات معدنی اکسید آهن اصلاح شده با N-متیل ایمیدازولیوم کلرید طبق روش نشان داده در شکل، تهیه شده و خواص زیست-دارویی آنها بررسی شد. این مواد در بدن و در محیط آزمایشگاه سمیت کمی نشان می‌دهند.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی محلول آبی از این نانوذرات معدنی اصلاح شده، سیگنال قوی در تصویر‌برداری رزونانس مغناطیسی (MRI) در مقایسه با محصولات تجاری نشان می‌دهد. با مولکول‌های زیستی مانند DNA نیز برهم‌کنش می‌کند. این رفتار در نانوذرات طلا‌ی اصلاح شده با متیل ایمیدازولیوم کلرید نیز دیده شد.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی تغییرخواص فیزیکی و شیمیایی برای کاربردهای زیست‌دارویی حائز اهمیت است. ویژگی‌های آب دوستی یا آب گریزی نسبت به اینکه آنیون همراه مایع یونی آب دوست و یا آبگریز باشد تغییر می‌کند.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی کاربرد در شیمی تجزیه این مواد در شیمی تجزیه بیشتر در زمینه‌های زیر کاربرد دارند: در استخراج استخراج مایع-مایع استخراج میکروفاز-مایع استخراج میکروفاز-جامد در جداسازی کروماتوگرافی مایع الکتروفورز موئین)

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی در جداسازی، سطوح اصلاح شده با مایع یونی با تغییر کاتیون و آنیونها به عنوان: فاز ساکن (Stationary Phase) با قطبیت کم برای ترکیبات غیرقطبی در رفتار متضاد (با ساختار قطبی) برای ترکیبات که پروتون دهنده قوی هستند، استفاده می‌شود. این رفتار به مکانیسم جداسازی که شامل برهمکنش‌های الکتروستاتیک، آب‌گریز و π است بستگی دارد.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی ویژگیهای منحصربه فرد زیر باعث شده است که مایعات یونی، برای طیف وسیعی از گونه‌های تجزیه‌ای استفاده شوند: رفتار دوگانه پایداری حرارتی طراحی سطوح با خواص مختلف

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی با ویژگیهای منحصر به فرد، مایعات یونی، در موارد زیر کاربرد دارند: فاز ساکن در کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography) کروماتوگرافی مایع (Liquid Chromatography) الکتروفورز موئینه (Capillary Electrophoresis )

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی به عنوان جاذب در استخراج فاز جامد و میکرواستخراج فاز جامد (Solid Phase Microextraction) استفاده می‌شود. همچنین به عنوان افزودنی به فاز متحرک در کروماتوگرافی مایع استفاده می‌شود.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی به علت خواص عالی‌، معمولاً از کاتیون ایمیدازولیوم برای اصلاح سطح در استخراج و جداسازی در حالت مایع استفاده می‌شود. آروماتیک بودن حلقه باعث ایجاد برهمکنش π-π بین سطح با گونه‌ تجزیه‌ای می‌شود. لذا برای جداسازی و استخراج از ترکیبات آروماتیک استفاده می‌شود. دیگر کاتیون‌‌ها مانند پیریدینیوم و تری آلکیل فسفونیوم به ندرت استفاده شده‌اند.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی آنیون‌های همراه با مایعات یونی کلرید، برمید، هگزافلوروفسفات (PF6-) و تترا فلورو بورات است.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی مشکل سطوح اصلاح شده با مایعات یونی در کاربرد استخراج و جداسازی: وقتی در مجاورت محلول نمکی قرار می‌گیرند واکنش تغییر آنیون در این سطح رخ داده و خواص سطح تغییر می‌کند. موادی همچون سیلیکا و پلیمر با مایعات یونی اصلاح می‌شوند. این مواد برای استخراج و جداسازی طیف وسیعی از مواد (اسیدی، بازی، طبیعی، قطبی و غیرقطبی) استفاده می‌شوند.

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی کروماتوگرافی گازی (GC) سطحهای اصلاح شده با مایع یونی در کروماتوگرافی گازی به عنوان فاز ساکن به کار می‌روند. علت استفاده از سطوح در کروماتوگرافی گازی: پایداری حرارتی انتخاب پذیری بالا

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی مایعات یونی با پیوند هیدروژنی و اسیدی، انتخاب پذیری بالایی نسبت به سطح سیلان و پلی اتیلن گلیکول دارند. در کروماتوگرافی به خاطر گستره دمایی بالا و نیاز به ستون قطبی می‌توان از این سطوح استفاده کرد.

گونه‌های تجزیه‌ای جدا شده با استفاده از ستونهای برپایه سطوح اصلاح شده با مایع یونی

کاربردهای سطوح اصلاح شده با مایع یونی کروماتوگرافی مایع مایع یونی به عنوان فاز ساکن (Stationary Phase) و متحرک (Mobile Phase) در کروماتوگرافی مایع استفاده می‌شود. ویژگی‌های منحصر به فرد این سطوح : با اصلاح سطح توسط مایع یونی می‌توان.. با تغییر کاتیون، آنیون یا گروه آلکیل و یا افزودن گروه‌های عامل‌دار، خواص سطح را تغییر داد. با استفاده از مایع یونی به عنوان فاز ساکن می‌توان از آب به عنوان فاز متحرک استفاده کرد (بدون احتیاج به حلال آلی).

نمونه‌هایی از سطوح اصلاح شده با مایع یونی به عنوان فاز ساکن در کروماتوگرافی مایع

بحث ونتیجه گیری اصلاح مواد با مایعات یونی از طریق قرار دادن آنها بر روی سطح مواد سیلیکا و پلیمرها و یا توسط سطوح جامد دیگری صورت می‌گیرد. اصلاح سطح توسط مایع یونی با توجه به برهم‌کنش بین سطح و مایع یونی دسته‌بندی می‌شود. اصلاح سطح جامد با مایع یونی از طریق اتصال کوالانسی، جذب فیزیکی، پلیمر شدن و سل-ژل انجام می‌گیرد. سطوح اصلاح شده در شیمی تجزیه، در استخراج (استخراج مایع-مایع، استخراج میکروفاز-مایع، استخراج میکروفاز-جامد) و جداسازی (کروماتوگرافی مایع، الکتروفورز موئین) کاربرد دارند.