طراحی و توسعه حسگرشیمیایی رنگ سنجی ساده، حساس، انتخابی و جدید مبتنی بر کمپلکس فلزی مخلوط لیگاندها برای تعیین آنیون سولفید با قابلیت کاربرد دفاعی

توللی, حسین; کریمی نژاد قصرالدشتی, راضیه; پرهامی, ابوالفتح; توللی, وحید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، ص.پ. ،57271-7079تهران، ایران

² بخش شیمی دانشگاه پیام نور تهران، ایران

چکیده

فعالیت های آموزشی نظامی یک نگرانی جدی برای سازمان های دفاعی در سراسر جهان است. این فعالیت‌ها، با هدف قرار دادن خاک‌های زیرزمینی، آلاینده های زیست محیطی هستند، از طرف دیگر تامین آب آشامیدنی مناسب برای نیروهای صحرایی تنها یکی از وظایف نظامی متعدد و متنوع رسته مهندسی است. لذا بررسی آلاینده های مختف در آب مورد نیاز محیطهای دفاعی ضروری است. در این پژوهش، یک نوع جدیدی از روش رنگ سنجی در دسترس، سریع، بسیار حساس و انتخابی برای تشخیص یون سولفید با استفاده از یک کمپلکس مبتنی بر مخلوط فلزی لیگاندها ارائه شده است. در این مطالعه،کمپلکس کاتیون روی با رنگ اریوکروم بلک تی و ترکیب کمپلکس ایجاد شده با رنگ اریتروسین EBT-Zn2+-ERS برای اولین بار به عنوان حسگر آنیونی سولفید پیشنهاد شد. محدوده خطی برای سولفید 92/85-20/0 میکرومولار و ضریب همبستگی آن 9917/0 میباشد. همچنین حد تشخیص روش 04/0 میکرومولار و انحراف نسبی در دو غلظت 0/38 و 0/69 میکرومولار به ترتیب 64/1 و 84/0 درصد بدست آمد.روش ارائه شده، با موفقیت برای تعیین سریع یون های سولفید در نمونه های آب آشامیدنی پادگان نظامی، آب معدنی و آب دریاچه مهارلو استفاده شد. این روش در محیط آبی بدون استفاده از حلال های شیمیایی، که آلاینده محیط زیست هستند، انجام شده و حد تشخیص این روش در مقایسه با روش های قبلی انجام شده، کمتر است، لذا چشم‌انداز خوبی در زمینه‌های بررسی آلاینده های مختلف در محیطهای دفاعی پیشنهاد می گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

پدافند غیرعامل (پرتوی، آشکارسازی، رفع آلودگی و حفاظت و ایمنی -شیمیایی، زیستی و هسته‌ای و...)

عنوان مقاله [English]

Design and development of a simple, sensitive, selective and new colorimetric chemosensor based on a metal complex of mixed ligands for determining sulfide anion with the ability to use defense

نویسندگان [English]

Hosain Tavallali ¹
Raziyeh Karimi Nejad Ghasroddashti ²
Abolfath Parhami ²
Vahid Tavallali ²

¹ Department of Chemistry, Payame Noor University, 19395-4697 Tehran, Islamic Republic of Iran

² Department of Chemistry, Payame Noor University, Tehran,, Iran.

چکیده [English]

Military training activities are a serious concern for defense organizations around the world. These activities, targeting underground soils, are environmental pollutants. On the other hand, providing suitable drinking water for the field forces is only one of the engineering department’s numerous and diverse military duties. Therefore, it is necessary to investigate the various pollutants in the water that Defense environments need to explore.
In this research, a new type of available, fast, highly sensitive, and selective colorimetric method for the determination of sulfide ions using a complex based on a metal mixture of ligands is presented. In this study, the Zn2+ complex with Eriochrome Black T dye (EBT) and the complex formed with erythrosine dye (ERS) was proposed (EBT-Zn2+-ERS) as a sulfide anion chemosensor for the first time. The linear range of sulfide is 0.20-92.85 µmol/L and its correlation coefficient is 0.9917. Also, the method's detection limit was 0.04 μmol/L, and the relative deviation in two concentrations of 0.38 and 0.69 μmol/L was 1.64 and 0.84%, respectively. The presented method was successfully used the rapidly determine of sulfide ions in samples of drinking water from military barracks, mineral water, and Maharlo Lake water.
This method is less expensive than previous methods, and is recommended for various fields in defense environments.

کلیدواژه‌ها [English]

Colorimetric Chemosensor
Eriochrome Black T
Erythrosine
Sulfide ions

مراجع

[1]. S. Jung, Y.S. Lee, H. Jin, K.T. Kim, C. Kim, Highly selective dual-responsive chemosensor for S^2- in pure water and its application to environmental samples such as beverage, zebrafish and food spoilage, Journal of Environmental Chemical Engineering, Vol. 12(3), No. 112528, 2024.

[2]. S. Kim, S. Jung, J.J. Lee, C. Kim, A water-soluble colorimetric chemosensor for sequential probing of Cu²⁺ and S²⁻ and its practical applications to test strips, reversible test, and water samples, Journal of Inorganic Biochemistry, Vol. 256, No. 112568, 2024.

[3]. S. Jung, B. Choi, S. Park, K.T. Kim, C. Kim, Easy and fast detection of S²⁻ by a new benzothiazole-based fluorescent probe in environmental, biological and food systems, Journal of Molecular Liquids, No. 125633. 2024.

[4]. G.H. Liu, Z.L. Chai, L.L. Gan, X.X. Li, C.Y. Ma, M.X. Du, et al. An efficient copper (II) salamo-based complex fluorescence chemosensor for detecting sulfide ions: Structure exploration and practical application, Journal of Molecular Structure, Vol. 1306, No. 137878, 2024.

[5]. J.Y. Yun, T.G. Jo, J. Han, H.J. Jang, M.H. Lim, C. Kim, A highly sensitive and selective fluorescent chemosensor for the sequential recognition of Zn²⁺ and S²⁻ in living cells and aqueous media, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 255, pp. 3108-16, 2018.

[6]. H.R. Mu, M. Yu, L. Wang, Y. Zhang, Y.J. Ding, Catching S²⁻ and Cu²⁺ by a highly sensitive and efficient salamo-like fluorescence-ultraviolet dual channel chemosensor. Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, Vol. 195(9), pp. 730-9, 2020.

[7]. C.H. Min, S. Na, J.E. Shin, J.K. Kim, T.G. Jo, C. Kim, A new Schiff-based chemosensor for chromogenic sensing of Cu²⁺, Co²⁺ and S²⁻ in aqueous solution: experimental and theoretical studies, New Journal of Chemistry, Vol. 41(10), pp. 3991-9, 2017.

[8]. S. Bhattacharjee, R. Das, T. Chakraborty, S. Bera, S. Ghosh, R. Bal, et al. A 2D pillared-layer Co-based MOF as a “two-in-one” chemosensor for S^2- with meticulous chemodosimetric screening of HSO₄^- in absolute aqueous medium and photo-induced thiol-ene for CO₂conversion, Chemical Engineering Journal, Vol. 473, No. 145238, 2023.

[9]. F.S. Zabihi, A. Mohammadi, Synthesis and application of a new chemosensor based on the thiazolylazo-quinazolinone hybrid for detection of F⁻ and S²⁻ in aqueous solutions, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, Vol. 238, No. 118439, 2020.

[10]. S. Park, D Choe, J.J. Lee, C. Kim, A benzyl carbazate-based colorimetric chemosensor for relay detection of Cu²⁺ and S²⁻ in near-perfect aqueous media, Journal of Molecular Structure, Vol. 1240, No. 130576, 2021.

[11]. P. Wang, D. Zhou, S. Xue, B. Chen, S. Wen, X. Yang, et al. Rational design of dual-functional peptide-based chemosensor for sequential detection of Ag⁺ (AgNPs) and S²⁻ ions by fluorescent and colorimetric changes and its application in live cells, real water samples and test strips, Microchemical Journal, Vol. 177, No. 107326, 2022.

[12]. J. Wu, C. Chan, J. Li, Y. Shi, Z. Xue, L. Zhao, A BODIPY-based fluorescent chemosensor with 2, 6-substitution for visual and highly selective detection of S^2–. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, Vol. 297, No. 122741, 2023.

[13] M. Yin, C. Liu, R. Ge, Y. Fang, J. Wei, X. Chen, Q. Chen, X. Chen, Paper-supported near-infrared-light-triggered photoelectrochemical platform for monitoring Escherichia coli O157:H7 based on silver nanoparticles-sensitized-upconversion nanophosphors, Biosensors and Bioelectronics, Vol. 203, No. 114022, 2022.

[14] C. Zheng, M. Yin, B. Su, A. Peng, Z. Guo, X. Chen, X. Chen, A novel near-infrared light-responsive photoelectrochemical platform for detecting microcystin-LR in fish based on Ag₂S cubes and plasmonic Au nanoparticles, Talanta, Vol. 221, No. 121447, 2021.

[15] H. Chai, Y. Ma, Z. Yuan, Y. Li, G. Liu, L. Chen, Y. Tian, W. Tan, J. Ma, G. Zhang, A ratiometric fluorescence sensor based on carbon dots and two-dimensional porphyrinic MOFs for on-site monitoring of sulfide, Microchemial Jounal, Vol. 185, No. 108288, 2023.

[16] Y. Lin, L. Chuang, B. Wu, Y. Lin, H. Chang, Polymer/glutathione Au nanoclusters for detection of sulfides, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 333, No. 129356, 2021.

[17] L. Li, Y. Zhang, J. Yang, W. Qu, H. Cao, A turn-on fluorescent sensor for Cd²⁺ and sequential detection of S²⁻ using the quinolimide scaffold, Tetrahedron, Vol. 121, No. 132917, 2022.

[18] Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on their Destrution, Technical Secretariat of the Organisation for Prohibition of Chemical Weapons, The Hague, 1997.

[19] A.J. Barker, J.L. Clausen, T.A. Douglas, A.J. Bednar, C.S. Griggs, W.A. Martin, Environmental impact of metals resulting from military training activities: A review, Chemosphere, Vol. 265, No. 129110, 2021.

[20] H.H. Black, Army Field Water Supply Developments, American Journal of Public Health and the Nations Health,Vol. 34(7), pp. 697-710, 1944.

[21]. P. Gale, L. Twyman, C. Handlin, J. Sessler, A colourimetric calix [4] pyrrole–4-nitrophenolate based anion sensor, Chemical Communications, Vol. (18), pp. 1851-2, 1999.

[22]. Y.W. Liu, C.H. Chen, A.T. Wu, A turn-on and reversible fluorescence sensor for Al³⁺ ion, Analyst, Vol. 137(22), pp. 5201-3, 2012.

[23]. SY Kim, SY Lee, JM Jung, MS Kim, C. Kim, Selective detection of Cu²⁺ and S²⁻ by a colorimetric chemosensor: Experimental and theoretical calculations, Inorganica Chimica Acta, Vol. 471, pp. 709-17, 2018.

[24]. H So, JB Chae, C. Kim A thiol-containing colorimetric chemosensor for relay recognition of Cu²⁺ and S²⁻ in aqueous media with a low detection limit, Inorganica Chimica Acta, Vol. 492, pp. 83-90, 2019.

[25]. Z. Zhang, H. Wang, Z. Chen, X. Wang, J. Choo, L.Chen, Plasmonic colorimetric sensors based on etching and growth of noble metal nanoparticles: Strategies and applications, Biosensors and Bioelectronics, Vol. 114, pp. 52-65, 2018.

[26].Yazdan Panah, M. R., Hosseini Moradi, S. A., Hatami, M., & Jouladeh Roodbar, H. (2021). Designing and Manufacturing Recyclable Metal Based Nanocomposites for Purification of Chemically Contaminated Waters. Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran, 40(2), 51-59.‏

[27].Ghobadi, N., Hosseini Moradi, S. A., & Amirzade, M. (2022). SYNTHESIS AND STRUCTURAL, MAGNETIC, AND ELECTROMAGNETIC CHARACTERIZATION OF COBALT FERRITE/REDUCED GRAPHENE OXIDE COMPOSITE. Advanced Materials in Engineering, 40(4).‏

[28] H.A. Benesi, J.H. Hildebrand, A spectrophotometric investigation of the interaction of iodine with aromatic hydrocarbons, Journal of the American Chemical Society, Vol. 71(8), pp. 2703-7, 1949.

مجله دفاع هوافضایی

طراحی و توسعه حسگرشیمیایی رنگ سنجی ساده، حساس، انتخابی و جدید مبتنی بر کمپلکس فلزی مخلوط لیگاندها برای تعیین آنیون سولفید با قابلیت کاربرد دفاعی

مراجع

مراجع

دوره 3، شماره 3
آذر 1403
صفحه 39-59

طراحی و توسعه حسگرشیمیایی رنگ سنجی ساده، حساس، انتخابی و جدید مبتنی بر کمپلکس فلزی مخلوط لیگاندها برای تعیین آنیون سولفید با قابلیت کاربرد دفاعی

مراجع

مراجع

دوره 3، شماره 3آذر 1403صفحه 39-59

دوره 3، شماره 3
آذر 1403
صفحه 39-59