کاربرد تکنیک های میکرواستخراج فاز مایع فیبر توخالی و میکرواستخراج مایع-مایع پراکنشی در سم شناسی تحلیلی

Application of hollow fiber liquid phase microextraction and dispersive liquideliquid microextraction techniques in analytical toxicology

Abstract

Three-phase hollow fiber liquid-phase microextraction (HF-LPME) and parallel artificial liquid membrane extraction (PALME) are both microextraction methods based on supported liquid membranes (SLMs). In a three-phase SLM system, analytes of interest are extracted from an aqueous sample, through an organic solvent and further into an aqueous acceptor receiver solution. This system offers a simple, selective and cheap alternative to existing sample preparation techniques, and because of minor use of organic solvents per sample, these techniques are considered as green extraction techniques. This review will focus on the similarities and differences of the two techniques, discussing advantages and disadvantages, and show some examples from the last years on how the techniques can be used in different ways for preparation of different matrices.

1 Introduction

There is no doubt that reliability, precision and accuracy of the results of any analytical procedure are strongly dependent on the sample preparation method, especially when trace and ultratrace levels of the analytes in complex matrices (biological and environmental) should be analyzed. Indeed, sample preparation is often thought to be the most critical step in the whole analytical procedure because its steps account for onethird of the errors generated by the analytical method [1]. The traditional sample preparation technique is liquideliquid extraction (LLE). Despite extensive use of this method over the years it has important disadvantages. The LLE method is tedious, time consuming and uses large amount of toxic solvents [2]. In order to overcome these drawbacks, a great number of efforts have been made to develop new extraction techniques. The final goal of these efforts is to develop simple, rapid and inexpensive techniques that consume the minimum volume of toxic solvents and have the ability of automation. The efforts of different researchers in this area have resulted in the invention and development of new extraction techniques known as liquid-phase microextraction (LPME). The LPME is a solvent-minimized sample pretreatment procedure of LLE, in which only several microliters of solvent is required to concentrate analytes from various samples rather than hundreds of milliliters needed in traditional LLE. The other advantages of LPME are simplicity of operation, rapidity, low cost, high recovery and high enrichment factor [3]. The LPME can be divided into three main modes [4]: (1) single-drop microextraction; (2) hollow-fiber liquid phase microextraction (HFLPME); and (3) dispersive liquideliquid microextraction (DLLME). Among these modes of LPME, HFLPME and DLLME have received much attention because of their benefits.

In this review, the recent developments including the use of ionic liquids and supramolecular solvents in HFLPME and DLLME and applications of HFLPME and DLLME in the extraction and preconcentration of different analytes from complex matrices (environmental and biological) are discussed.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

1. مقدمه

             استراتژی فراگیر برای ساخت رنگ های آلی  برای کاربردهای سلول خورشیدی، اتصال بخش های اهداکننده الکترون (D) را در حالت زمین، از طریق یک واحد لینکر به بخش تقسیم کننده (A) که الکترون- کمبود در حالت زمین، که به عنوان استراتژی کشش-فشار شناخته می شود [1-5]. پس از تحریک نور، یک فرآیند انتقال بار بین مولکولی (ICT) از بخش D به A القا می شود، جایی که الکترون بیشتر به باند هدایت (CB) نیمه هادی منتقل می شود [1،6،7] . برای جذب حداکثری نور خورشید، خواص نوری و الکترونیکی رنگ های استفاده شده بوسیله تغییر قسمت های D یا A و همچنین تغییر طول واحد لینکر رخ می دهد[8]. چندین واحد پذیرنده برای این منظور از جمله قطعات سایانواکریلیک و رودانین استفاده شده است [1،8]. این دو بخش به شدت در رنگ های مختلف آلی استفاده می شود [1،9]. هر یک از این بخش ها دارای دلایل(منافع و مضرات) خود هستند و بسته به شرایط کار دارد [10]. با این حال، تأثیر تنوع واحدهای پذیرنده عمدتا به تغییر پاسخ طیفی رنگ مورد استفاده و / یا نیروی موثر ترمودینامیکی بین LUMO رنگ تحریک شده و CB است که به نوبه خود متاثر از تراکم فوتوگرام و ولتاژ مدار باز مقادیر در سلول های خورشیدی است[1،9،11،12]. گزارش های بسیار کمی در مورد تغییرات پارامترهای جنبشی، بویژه تزریق الکترون و بازترکیب، به محض تغییر واحد های D یا A مورد بحث قرار گرفته است [6]. با این وجود، این مقاله نشان دهنده دینامیک تزریق الکترونی برای چهار رنگ  با عملکرد خوب، بدون فلز و اندولین اما با چهار واحد پذیرنده شناخته شده به نامهای D131، D102، D149 و D205 است که واحد D را به اشتراک می گذارد (ساختار شیمیایی در شکل 1 را ببینید.) همانطور که در شکل 1 دیده می شود، D131 یک گروه سینوآکریلیک دارد، D102 دارای یک مولکول رودانین است، D149 دارای دو مولکول رودانین است و D205 دارای زنجیره اکتیل اضافی در بالای دو بخش ردانین است. سلول های خورشیدی مبتنی بر D131، D102 و D149 با استفاده از ZnO، کارایی بالایی را در بین رنگ های دیگر اندولین نشان داده اند که به حدود 5٪ می رسد [13]. در نانومواد TiO2، سلول خورشیدی مبتنی بر D131 دارای راندمان بالاتر (حدود 1/5 درصد)، نسبت به سایر بر اساس D149 و D102 است که بالاترین میزان جریان تولید شده را به علت اتصال قوی الکترونیک بین گروه سینوآکریلیک حمل می کند، که در آن LUMO مستقر شده و TiO2 روی سطح است [14-16]. با توسعه طراحی ساختاری، در شرایط مشابه زنجیرۀ طولانی Octyl در D205  در مقایسه با D149 و D102  با توجه به تاخیر فرایند بازترکیب الکترون منجر به بهبود بهره وری 7.1٪ می شود [17].  با کمک عامل ضد تجمع، کارایی حدود  9.5٪ و 9.0٪ بر روی نانوکریستالین-TiO2 می تواند به ترتیب توسط D205 و D149 به دست آید [18]. لازم به ذکر است که اولین پیشرفت رنگ های اندولین که جذب این رنگ ها می شود، توسط D149 به دست آمد که در آن مقدار بهره وری 8.2٪ می تواند به دست آید [19]. از اطلاعات فوق می توان دید که بهره وری بدون درک عمیق از دینامیک الکترونی مرتبط با ساختار رنگ قابل اندازه گیری است. بنابراين، رابطه بین ساختار بنیادی اين رنگها با آروماتيك و ديناميك الكترون، عمدتا تزريق الكترون، قطعا دانش ما را به سمت ترکیب كردن رنگها بیشتر خواهدکرد. برای انجام این کار، جذب گذرا فوق العاده ای در محدوده میانی اشعه مادون قرمز (fs-IR) در این مطالعه مورد استفاده قرار می گیرد تا پویایی الکترون را در رنگ های جذب شده اندولین در CB TiO2 دنبال کند. پروب fsIR از قبل برای سیستم های مختلف برای مشاهده تزریق الکترون استفاده شده است [20-24]. جذب حالت گذرای الکترون به طور معمول از 3333 تا 111111 نانومتر با شکل بدون حالت خاص متغیر است [25]. اخیرا حساسیت fs-IR نسبت به الکترونهای تزریقی در CB در نیمه هادی ها به دلیل عدم جذب الکترونیک از سایر گونه ها مانند رنگ های آلی کاتیونی [26-28] بیشتر شده است. این مزیت منحصر به فرد از پروب MID-IN برای استفاده از فرایند تزریق الکترون برای چهار رنگ جذب شده روی TiO2، D131، D102، D149 و D205 استفاده می شود. دینامیک fs-IR نشان می دهد در اینجا تغییرات شدیدی در حرکت الکترون  در طول تغییر قسمت پذیرنده برای رنگ مورد مطالعه وجود دارد. 

2. نتایج و بحث

            رنگ های اندولین شامل واحد D، D131، D102 و D149 در تولوئن است. ماهیت حالت برانگیختگی D یک حالت محلی برانگیخه (LE) است که پس از اتصال واحدهای پذیرنده در رنگ های در حال ظهور به حالت انتقال بار داخل مولکولی (ICT) تبدیل می¬شود[16،19،29،30]. همانطور که مشاهده می شود، با افزایش قدرت واحدهای پذیرنده متصل به واحد D (λmax abs ≈ 375 نانومتر)، از سینوآکریل (D131، λmax abs ≈ 460 نانومتر) تا قسمت های ردانین (λmax abs ≈ 500, D102 نانومتر، λmax abs ≈ 535 ,D149 نانومتر و ,D205 λmax 535 نانومتر)، جابجایی باتوکرومیک قابل مشاهده است. این توانایی های پذیرنده قبل از آن در تئوری کار Tangui [16] نشان داده شده است، که در آن لحظه دوقطبی شدن توسط ca  فاکتور دو قسمتی طی رفتن از گروه سینوآکریلیک در D131 به دو بخش Rhodanine در D149 افزایش می یابد. این طیف جذبی احتمالا به دلیل اثر تجمع، پس از جذب این رنگها در TiO2 گسترش یافته است، که در شکل 2B برای D149 در TiO2 نشان داده شده است. گسترش های مشابه برای رنگ های دیگر گزارش شده است [31-34]. با این حال، همانطور که قبلا در ناحیه مرئی نشان داده نشده است با استفاده از پروب fs-IR در اندازه گیری ها، مسئله تجمع بر روی تحرکات مشاهده شده ، تحت تاثیر قرار نمی گیرد [32]، از این رو منطقه طیف کاری تنها به الکترون های مرتعش در  CB از TiO2 حساس اند[26،27]. 

             همانطور که در شکل 3 نشان داده شده، رنگ های جذب شده روی TiO2 در ناحیه مرئی با 410 نانومتر برانگیخته شده اند و در ناحیه میانی IR در 4900 نانومتر مورد بررسی قرار می گیرند، جایی که نشانه دینامیک الکترون در CB در TiO2 می تواند دنبال گردد، پروفیل های جنبشی مختلف را می توان بسته به ساختار رنگ مشاهده کرد. در زمان صفر، سیگنال تزریق الکترون در 4900 نانومتر تولید می شود، که نشان دهنده فرآیند انتقال الکترون از رنگ برانگیخته به CB TiO2 است، به شکل 3 نگاه کنید. خارج از زمان صفر، ثابت های زمان تزریق آهسته برای D102، D149 و D205، به جز D131، می تواند تشخیص داده شود. بعدها، سیگنال به دلیل فرآیند بازترکیب الکترون بین الکترونها در CB از TiO2 به رنگهای اکسیده شده بر روی سطح، شروع به محو شدن می کند، اما بازسازی کامل الکترون ها فراتر از زمان مطلوب ما از اندازه گیری های جاری است،حدود 5 نانوثانیه. بنابراین، تجزیه و تحلیل دقیق برای فرآیند بازترکیب الکترونی انجام نشده است. جدول 1 خلاصه ثابت های زمانی به دست آمده از تطابق مسیرهای جنبش با استفاده از اجزای چند گانه را نشان میدهد. برای بهترین دانش در حال حاضر، ثابت زمانی تزریق الکترون، به ترتیب در مقیاس زمانی پیکوثانیه، برای رنگ های بنیادی به ندرت مشاهده شد و به طور کامل شناخته نشد [6]. حتی برای رنگ D149 که به شکل اسپکتروسکوپی در نیمه رساناها مورد مطالعه قرار گرفته است، فقط اجزای تزریق الکترون از 100-250 fs مشاهده شد [35-37]. به احتمال زیاد فرآیند تزریق آهسته به دلیل استفاده از پروب قابل مشاهده برای تشخیص این فرایند حیاتی مشاهده نشده است که در آن همپوشانی بین سیگنال های جذب الکترون، رنگ اکسید شده و حالت تحریک رنگ های  تزریق نشده بر روی سطوح، انجام تجزیه و تحلیل داده ها را کاملا چالش برانگیز کرده است. با این وجود، قبلا، فرآیند تزریق الكترون D149 در سراسرسلول خورشیدی  كه توسط طیف mid-IR مورد بررسی قرار گرفت، نتایج مشابهی با نتایج این كار داشت [23]. 

            داده های تطبیق داده شده  رفتار دو بعدی برای رنگ های مورد بررسی به جز رنگ D131  نشان می دهد , تنها یک دوره تعریف شده استفاده می شود (جدول 1). ظاهرا، تمام رنگ ها با بخش رودانین (D102، D149 و D205)  تزریق آهسته تر الکترون را بر حسب پیکوثانیه نشان می دهند و پس از جایگزینی بخش رودانین توسط گروه سینوآکریل، در D131 تنها یک مولفه تزریق سریع 150fs نشان داده شده است (جدول 1 ) به نظر می رسد مقدار دومین ثابت زمانی تزریق با تعداد بخشهای موجود رودانین افزایش می یابد ، D149> D102 (جدول 1).  برای توضیح بیشتر، D102، با یک بخش ردانین ، ثابت زمانی دوم را در حدود 1.7 ps و برای D149، با دو بخش ردانین، دارای یک مولفه  30ps با دامنه بالا 50٪ است (جدول 1). با این حال، برای D205 که مشابه D149 است (شکل 1 را ببینید)، ثابت زمانی دوم تزریق پایین تر از D149 است، اگرچه آنها تعداد برابر از بخشهای رودانین را به اشتراک می گذارند، این می تواند به دلیل وجود زنجیره ای اضافی  alkyl در D205 باشد که مانع از حرکت پیچشی در حالت برانگیخته میشود (شکل 1). انتظار می رود که حضور مولفه دوم تزریق آهسته الكترون در D102، D149 و D205 به علت وجود گروه پذیرنده قوی توسط بخش رودانین باشد كه در D131 قوی تر از واحد سایانوكریك در D131 است [16]. وجود یک گروه پذیرنده قوی می تواند منجر به انتقال بار بین مولکولی پیچیده (TICT) / ایزومری شده در سطوح نیمه هادی شود که به نوبه خود می تواند به علت تزویج ضعیف بین رنگ کاتیونی و سطوح مرتعش CB در TiO2 منجر به روند تزریق آهسته و روند بازترکیب آهسته گردد [26،38،39]. برای تأیید وجود وضعیت TICT / ایزومریز روی TiO2، محاسبات تئوری سختی لازم است که در حال حاضر در حال ساخت هستند. با این حال، برای تأیید سهم تحرکات بزرگ در سطوح نیمه هادی با یک ترفند ساده ی تجربی، یک لایه پلیمر PMMA به صورت فیزیکی بر روی D205 جذب شده روی TiO2 توزیع میشود. PMMA به عنوان مانع تحرکات بزرگ مشاهده شده در رنگ ها و مولکول های محلول می شود، شناخته شده است [32]. پس از استفاده از PMMA، پروفیل تزریق الکترون به طور قابل توجهی تغییر کرده است، در حالی که طول عمر تزریق D205 / TiO2 حدودا 1.2ps است که با استفاده از PMMA در بالای لایه D205 سریعتر شده به 0.7  پیکوثانیه میرسد. (شکل 3B و جدول 1) این تغییرات در نرخ تزریق الکترون با استفاده از PMMA، وجود تحرکات گسترده ای از رنگ های جذب شده قبل از تزریق را تایید می کند. حضور حالت TICT یا یک حالت ایزومری شده روی سطوح نیمه هادی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و قبلا برای سایر رنگهای آلی [26،29،32،38،40،41] نشان داده شده است. مهمتر از همه، حضور حالت تزریق TICT / ایزومری شده منجر به کاهش سرعت فرآیند بازترکیب الکترون می شود [26،38،41]. این نیز در شکل 3B نشان داده شده است، که برای همان مقدار الکترون های تزریقی (تحرکات نرمالیزه شده)، بازترکیب الکترون برای D131 به علت تزویج قوی بین ICT از D131 کاتیونی و CB از TiO2سریع تر از سایر رنگ ها با بخش های رودانین است. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، برای همان مقدار الکترون های تزریق شده، بازترکیب الکترون برای D149 و D205 در زمان فعلی بسیار مشابه است که می تواند عملکرد مشابه دو رنگ را در شرایط استاندارد نشان دهد [18]. به عنوان مثال، سلول های خورشیدی بر اساس هر دو رنگ، D149 و D205، کارایی مشابهی را به ترتیب 8.2 و 8.4 درصد نشان داد [18]. اگرچه زنجيره اکتيل در D205 مقدار الكترون تزريق شده از حالت TICT / ايزومري را به دليل دامنه پایینتر از اجزاي تزريق الكترون هاي كوچك (جدول 1) كاهش مي دهد، زنجيره اكتيل همچنان براي كاهش تجمع موجود در سطوح نيمه هادي و عملکرد بالا را در سلول های خورشیدی حائز اهمیت است [18]. بنابراین، خواص شناخته شده برای رودانین به عنوان یک گروه پذیرنده قوی که طیف رنگ جذب شده روی سطح را به سمت منطقه IR جذب می کند، اجازه می دهد که رنگ، جذب فوتون بیشتری داشته باشد، همچنین می تواند باعث شکل گیری وضعیت TICT /ایزومری شود که تاثیر مستقیمی روی فرآیندهای تزریق الکترون و فرایند بازترکیب دارد. 

3. نتایج
به طور خلاصه، مقايسه ديناميك هاي الكتروني با استفاده از حسگر پروب mid-IR، به ويژه فرآيند تزريق الكترون، براي رنگ هاي اندولين شناخته شده D131، D102، D149 و D205، روند تزريق آهسته الكترون را براي رنگ هاي حاوي مولكول رودانين نشان مي دهد. این فرآیند تزریق آهسته به علت شکل گیری وضعیت TICT / ایزومری است که تاثیر مستقیمی روی فرآیند بازترکیب الکترون و عملکرد این رنگ ها در سلول های خورشیدی دارد که قبلا نشان داده شده است [19،30،42،43]. همچنین بر خلاف دیدگاه سنتی که تزریق فوق سریع الکترون ها برای رنگهایی که در سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند، تمام تحرکات را تحت تأثیر قرار می دهد، نرخ های تزریق آهسته نیز می تواند به کارایی بالا در سلول های خورشیدی روی این رنگها کمک کند. در نهایت، این مقاله راه را برای طراحی هوشمندانه تر رنگ های آلی با توجه به فرایندهای تصویری فیزیکی واقع شده روی سطوح نیمه هادی هموار می کند.

غشای کوپلیمری جدید ضد رسوب PVDF-g-THFMA ساخته شده توسط پلیمریزاسیون رادیکالی غیرفعال شده برگشت پذیر القا شده نوری با Cu (II)

Novel anti-fouling PVDF-g-THFMA copolymer membrane fabricated via photoinduced Cu(II)-mediated reversible deactivation radical polymerization

Abstract

In this study, we fabricated a novel anti-fouling poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membrane using a novel amphiphilic copolymer of PVDF grafted with tetrahydrofurfuryl methacrylate (PVDF-g-THFMA). This copolymer was synthesized via photoinduced Cu(II)-mediated reversible deactivation radical polymerization. The amphiphilic copolymer was characterized by 1H nuclear magnetic resonance and Fourier transform infrared spectroscopy. The morphology of the copolymer was examined using scanning electron microscopy. The permeability and hydrophilicity of the membranes were evaluated on the basis of their pure water flux and dynamic contact angles, respectively. The anti-fouling property of the membranes was evaluated by carrying out filtration using a bovine serum albumin (BSA) solution. The PVDF-g-THFMA copolymer membranes showed a pure flux of up to 293.9 L m−2 h−1 bar−1 and a molecular weight cut off of 39.5 kDa. After the filtration of the BSA solution, the PVDF-g-THFMA copolymer membrane was washed with deionized water and the recovery ratio of the pure water flux reached a value of 89.1%. The modified membrane showed good filtration performance and anti-fouling property.

1 Introduction

Among commercial polymers, poly(vinylidene fluoride) (PVDF) has received much attention as a membrane material owing to its excellent properties such as high mechanical strength, thermal stability, and outstanding chemical resistance to various organic solvents, acids, and bases [1–3]. However, the commercialization of PVDF membranes is limited. The surface energy of PVDF is very low, leading to the poor wettability and strong hydrophobic nature of PVDF membranes. Because of their hydrophobic nature, PVDF membranes are impressionable while treating aqueous solutions containing proteins. This increases the cost of operation and decreases the lifetime of PVDF membranes.

Many efforts have been made to improve the hydrophilicity of PVDF membranes. Coating a hydrophilic layer on the surface of PVDF membranes [4], grafting PVDF via various means such as ultraviolet (UV) photo irradiation, plasma, high-energy irradiation, and “living”/controlled polymerization, e.g. atom transfer radical polymerization (ATRP), and reverse atom transfer radical polymerization (RATRP) [5– 8], and introducing hydrophilic polymers [9], amphiphilic polymers, and inorganic nanoparticles into the membrane matrix have been proved to be effective in the modification of PVDF membranes [10–12].

Over the past few years, photochemically initiated ATRP, which offers the advantages of both ATRP and photopolymerization, has been studied extensively [13, 14]. Using this method, PVDF copolymers with a predetermined molecular weight and narrow molecular weight distribution can be synthesized. Compared to ATRP, photoinduced ATRP involves lower activation energy, faster reaction speed, and lower reaction temperature [15]. Yagci and co-workers developed the photoinduced Cu(II)- mediated reversible deactivation radical polymerization (RDRP) method. Cu(II) is of the utmost importance for the polymerization process in this method [16–18]. Over the past few years, photoinduced Cu(II)-mediated RDRP has received much attention and various modifications have been made to it [19]. In order to compensate for the unavoidable radical termination reactions in conventional ATRP, a high concentration of the Cu(I) catalyst is used. Cu(II)-mediated RDRP decreases the concentration of the copper catalyst used significantly without affecting the polymerization process. Compared to traditional reducing agents, light is an efficient and clean reducing agent for Cu(II). The light intensity reactor received can be changed by control the reaction equipment (the reactor was placed in it) size and polymerization time can be controlled through switching on or off light source. We can obtain polymer with certain grafting degree via control reaction equipment size and reaction time.[20]. The use of amphiphilic copolymers can improve the hydrophilicity of PVDF membranes in a single step during the membrane fabrication itself [21, 22]. Owing to their selfassembling ability, these copolymers impart a uniform pore size, narrow pore size distribution, and high water flux to PVDF membranes. The strong interactions between the bulk polymer and hydrophobic chains of amphiphilic copolymers can effectively increase their compatibility and stability in the PVDF membrane matrix [23, 24]. Amphiphilic copolymers such as PVDF grafted with poly(methyl methacrylate) (PVDF-g-PMAA), PVDF grafted with poly(hydroxyethyl methacrylate) (PVDF-gPHEMA), and PVDF grafted with poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (PVDF-g-PEGMA) have been synthesized [25–27]. PVDF membranes using these amphiphilic copolymers as additives show excellent hydrophilicity and anti-fouling property. Recently, amphiphilic copolymers such as PVDF-cochlorotrifluoroethylene)-graft-poly(methyl methacrylate) (P(VDF-co-CTFE)-gPMMA) have been synthesized via photoinduced Cu(II)-mediated RDRP [28]. Motivated by these studies, we developed a PVDF amphiphilic copolymer membrane in this study. During the synthesis of PVDF amphiphilic copolymer membranes, a large number of hydrophilic segments are transferred to the membrane surface, which then self-assemble into regular pores. As a result, such membranes show good anti-fouling property and high flux.

In this study, we synthesized a novel amphiphilic copolymer of PVDF grafted with tetrahydrofurfuryl methacrylate (PVDF-g-THFMA) via photoinduced Cu(II)-mediated RDRP (a variation of ATRP) [29]. This copolymer was used to develop an anti-fouling ultrafiltration PVDF membrane via nonsolvent-induced phase separation. In this study, THFMA was used to fabricate a PVDF grafting copolymer for the first time. The results showed that photoinduced Cu(II)-mediated RDRP is an efficient approach to modify PVDF membranes. To the best of our knowledge there have been no reports on modifying PVDF membranes using this approach. The morphology of the prepared membranes was investigated using a scanning electron microscope (SEM). The performance of the PVDF-g-THFMA copolymer membranes was evaluated on the basis of their pure water flux, molecular weight cut off (MWCO), rejection of bovine serum albumin (BSA), and protein filtration experiments.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

در اینجا رویکردی برای ترکیب الکتروفورز ریزتراشه (MCE) و SERS برروی یک سوبسترا ارائه نموده ایم. طرح پیشنهادی تراشه شیشه ای MCE شامل دو کانال متقارن جانبی برای ورود نانو ذرات نقره پس از جداسازی الکتروفورزی است. نانوذرات به وسیله انتشار محوری با جریان آنالیت ها مخلوط می شود. و در نتیجه ریسک بالقوه گسترش منطقه که در میکسرهای جریان آشفته وجود دارد را محدود می کند. دو کانال جانبی (به جای یک کانال) باعث توزیع سریع و همگون NPها در کانال شده امکان افزودن یک افزودنی ثانویه (مثل عامل تجمع) برا پیشبرد تشخیص SERS را فراهم می کند. ویژگی ها و پتانسیل دستگاه توسعه یافته با استفاده از یک محلول مدل از سه رودامین مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت سیستم برای شناسایی یک ترکیب در یک مخلوط پیچیده نمونه ذایی به کار برده شد.

2. مواد و روش ها
2.1. ساخت دستگاه میکروفلوئید
تراشه های میکروفلوئید برای آنالیز MCE-SERS آماده شد. این تراشه ها از دو تیغه شیشه ای سدیم آهک به ضخامت 1mm تشکیل شده است (76*26mm). فوتولیتوگرافی معمولی و به دنبال آن یک روش اچینگ مرطوب و با دمای بالا انجام شد. جهت مشاهده شرح مفصل فرایند ساخت و پارامترهای دستگاه، اطلاعات پشتیبانی را ببینید. ساختار دستگاه ساخته شده را می توان بر اساس عملکرد آن به 4 قسمت تقسیم کرد: (1) منافذ نمونه برداری برای تزریق پاششی (2) کانالی برای جداسازی MCE (3) اتصال متقارن برای ورود افزودنی های SERS (4) منطقه تشخیص طراحی کلی در شکل 1 نشان داده شده است.

2.2. تشخیص MCE با فلوئور سانس و SERS
جداسازی MCE در 20mm از 3-(N- مورفولینور) پروپان سولفونیک اسید (MOPS) بافر (سیگما آلدریچ،USA) به عنوان الکترولیت پس زمینه (BGE) که در PH=6.5 تنظیم شده بود انجام شد. جهت آزمایش با محلول نمونه رودامین، 10% ایزوپروپانول (مرک، آلمان) به BGE افزوده شد. جهت جلوگیری از تغییر ایزوپروپانول در اثر تبخیر، این BGE قبل از هر آنالیز تهیه می شد. به منظور بازسازی سطح شیشه، بین هر آنالیز تراشه توسط 1M از HNO3 (مرک، آلمان) و 0.1 M NaOH (سیگما آلدریچ، USA) شسشه شد. در حین آنالیز MCE، دستگاه میکروفلوئیدی به منظور دستیابی به تزریق انحصاری نمونه و نیز جداسازی الکتروفورزی در پتانسیل داده شده در جدول 1 نگه داشته شد. ولتاژ توسط دو منبع تغذیه (FUGelectronik GmbH آلمان) و از طریق 6 الکترود که توسط پیچ های تفلون به یک صفحه الکترود پلاستیکی متصل شده بود، فراهم گردید.
برای آزمایش MCE با فلوئورسانس، تراشه میکروفلوئیدی روی یک میکروسکوپ IX-70(المپس- ژاپن)مجهز به هدف 40 برابر قرار داده شد. بریا برانگیخته سازی نمونه یک لامپ جیوه (HBO 103 w/s, osrom) به همراه یک فیلتر مکعبی U-MSWB2 (المپس،ژاپن) با ex:420-480nm و em>520nm و آینه کروی: 500nm مورد استفاده قرار گرفت. سیگنال های فلوئورسانس به وسیله یک لوله چندگانه آلمانH 9307-03,Hama matsu, جمع آوری شده و به وسیله نرم افزار Charity (جمهوری چک Data Apex,) و با سرعت دریافت 25Hz، ثبت شد.
در آزمایش های MCE,SERS تراشه میکروفلوئیدی روی میکروسکوپ اپی فلوئور سانس Ix-71 (ژاپن olymis) که بخشی از یک سیستم رامان بود، قرار داده شد. ابزار رامان با استفاده از یک لیزر 473نانو متری (50 مگا وات، کوپولت،سوئد) با وضوح 40 مگاپیکسل در مرکز کانال تراشه قرار گرفت (ژاپن، olmpis). طیف رامان به وسیله یک ریزپردازنده Action sp2750 (تجهیزات پرینسون، USA) با بزرگنمایی 600 خطی ضبط گردید. زمان انباشت در 250ms تنظیم شد که برای منطقه آنالیت ارائه شده بیش از 7 نقطه داده را به دست می دهد.

2.3. نانو ذرات نقره
(Ag-Nps)
نانو ذرات نقره با توجه به پروتکل Lee-Meisel بر اساس کاهش نیترات نقره (Sigma-Aldrich,USA) با سدیم سیترات دی هیدراته، سنتز شد. سوسپانسیون های کلوئیدی حاصل از جذب ماکسیم 430nm و لظت نقره 0.11 mg/ml بود.

تکرار پذیری سنتز نانو ذرات با استفاده اندازه گیری حاصل از سه آزمایش نانو پیوسته کلوئیدی، با استفاده از طیف سنج UV-vis ارزیابی شد. از آنجاییکه توزیع شکل و سایز نانو ذرات بر افزایش سیگنال SERS تاثیر می گذارد. این مسئله حائز اهمیت است. با ماکسیم جذب 430nm (شکل S2A) مقادیر قابل مقایسه ای به دست آمد. یک از نمونه های ناپیوسته توسط میکروسکوپ الکترونی اسکن گردید (SEM) (شکل S2B).
در برخی آزمایشات جمع آوری NPS با افزودن سدیم کلرید (آلمانCarl Roth,) آغاز شد.برای افزایش غلظت نانو ذرات، 1 میلی لیتر کلوئید خام به مدت 10 دقیقه در 13000rpm سانتریفیوژ گردید (Galax 14D, USA). حجم مایع رویی با توجه به فاکتور غلظت مطلوب محاسبه شد. نانو ذرات تغلیظ شده برای رسیدن به غلظت نهایی بافر 200M محلول رودامین، برای رسیدن به غلظت (7.7) 10% ایزوپروپانول به کلوئید افزوده شد.

2.4. مواد
محلول های استوک رودامین (Rh 6G) 6G . رودامین 123 و رودامین (Rh 110) 110 در غلظت 0.1nm از طریق حل کردن در MOPS 20mm با 10% حجمی ایزوپروپانول آماده گردید. هر سه رودامین از Sigma_Aldrich در USA خریداری شد. محلول آنالیت رودامین با رقیق سازی محلول استوک در BGE تا غلظت 10M برای Rh123 و Rh110 و 30M برای Rh 6G به دست آمد. به منظور آماده سازی یک محلول استوک ریبوفلاوین (Sigma Aldrich,USA) ، این محلول برای به دست آوردن ریبوفلاوین با غلظت 1mM در 10 mM NaOH حل شد. این محلول استوک هر هفته تهیه می شد. محلول های کاری با رقیق کردن در BGE تا غلظت 50M به دست آمد. همه محلول های استوک در دمای اتاق و در تاریکی نگهداری شد.
یک نمونه ارنس بابیکو(سس ساندویچ آمریکایی ،H.j Heinz Gmb آلمان) با پراکندگی 1g سس در 1mL از 5mM Naoh به وسیله اولتراسونیک، تهیه شد. محلول به دست آمده در یک ویال پلاستیکی تجدید پذیر در 13000rpm به مدت 7 دقیقه سانتریفیوژ گردید و یک سیستم سه لایه به دست آمد (شکل S3). محلول سبک زرد رنگ از لایه میانی به وسیله پیپت حذف شد. قبل از آنالیز، محلول به وسیله فیلترهای قابل تجزیه با سایز حفره 0.22m فیلترشده (Restek,GmbH آلمان) و به وسیله آب دیونیزه سه برابر رقیق گردید. اطلاعات جزئی در مورد مواد تشکیل دهنده سس. در اطلاعات تکمیلی ارائه شده است.

3. بحپ و نتیجه گیری
هدف از این کار توسعه رویکرد میکروفلوئیدی برای ترکیب جداسازی الکتروفورزی و اسپکتروسکوپی رامان افزایش سطح در یک دستگاه می باشد. این عمل باید قدرت تفکیک بالای تراشه الکتروفورزی و قابلیت های SERS را به عنوان یک روش اسپکتروسکوپی ارتعاشی برای شناسایی، ترکیب کند. بدین منظور تراشه های شیشه ای را با اتصالات متقارنی در انتهای کانال جداسازی برای افزودن محلول های کلوئیدی نقره، طراحی کرده و ساختیم- ساختار دوزسنجی مذکور(شکل1) در این طرح کانال های جداسازی از Np ها خالی شده و در نتیجه از اثرات مخرب جداسازی الکتروفورزی مانند ترسیب NP و واکنش های نامطلوب آنالیت ها و NP جلوگیری می شود. عناصر میکروفلوئیدی از دو کانال جانبی تشکیل شده که به طور متقارن از دو طرف به کنال MCE متصل می شود. دو کانال جانبی برای دستیابی به توزیع سریع و همگون NPها در طول کانال و جهت ایجاد امکان افزودن واکنش گرهای ثانویه طراحی شد. پس از اتصال (در ناحیه تشخیص) کانال به آهستگی عریض شد تا از سرعت یافتن MCE به علت افزودن مجلول های جانبی جلوگیری شود.

3.1. موقعیت یابی پنجره تشخیص
یک پیش شرط برای دستیابی به سیگنال های چشمگیر SERS ترکیبات جداشده عبارت است از تماس ترکیب NPها و آنالیت های مربوطه است. به کار بردن ساختارهای میکسر روشی برای نزدیک کردن NP ها و آنالیت ها پس از جداسازی است [5,25]. متاسفانه میکسرهای بر پایه جریان متلاطم منجر به کاهش بازدهی جداسازی می شود[13]. میکسرهای بر پایه پراکندگی جایگزین بهتری می باشد [22,26]. کاربرد آن ها بر اساس دو جریان پیشرو و راندن آنها به وسیله حرکت براونی می باشد. از آن جاییکه انتشار یک پدیده وابسته به زمان است، مکان یابی دقیق پنجره انتشار حائز اهمیت است. در سیستم پیشنهادی MCE-SERS اختلاط سه جریان الزامی است. جریان میانی محلول کانال الکتروفورز است که توسط دو جریان جانبی همراه محلول های کلوئیدی نقره اضافه شده است.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

3.2 تست کمی قیرهای ثابت و آزاد
پرکننده مواد معدنی به قیر اضافه می شود تا طبق روش سنتی ، لایه قیر تشکیل شود. با این حال تشکیل لایه قیر را می توان به عنوان روشی که در آن قیر با توجه به محاسبه معکوس به داخل مواد معدنی اضافه می شود ، فهمید. یک قسمت از قیر به قسمت خالی کننده مواد معدنی پرکننده اضافه می شود تا قیر ثابت تشکیل شود ، و بخش دیگر قیر در حالت آزاد قرار دارد که به آن قیر آزاد گفته می شود.
برای مقدار مشخصی قیر ، مقدار پرکننده مواد معدنی مستقیماً بر بطن ماده پرکننده معدنی تأثیر می گذارد ، در نتیجه بر نسبت قیر ثابت در لایه های قیر تأثیر می گذارد. رویه معدنی پرکننده معدنی همچنین به طور جامع چندین پارامتر از خصوصیات پودر مزو را منعکس می کند ، این نشان می دهد که خصوصیات پودر مزو نیز به میزان قابل توجهی بر نسبت قیر ثابت در لایه های قیر تأثیر می گذارد [22]. بنابراین آزمایش کمی از نسبت قیر بدون قیر ثابت یک پیش نیاز برای تجزیه و تحلیل تعامل پرکننده-قیر از محتوا و خصوصیات پودر مزو از پرکننده مواد معدنی است.
حفره های ریگدن مطابق با درجه مانده داخلی پرکننده مواد معدنی در شرایط خشک و متراکم هستند. در شکل گیری لایه های قیر با مخلوطی از قیر و پرکننده مواد معدنی ، قیر ثابت در حفره های مزو تشکیل می شود. Vg را می توان با استفاده از روشهای فنی برای آزمایش برون ریز بخش باقیمانده از پرکننده مواد معدنی در شرایط خشک و متراکم تعیین کرد. این برون ریز یا ماده دفعی پس از آن به کیفیت پرکننده مواد معدنی تبدیل شد.
حجم پرکننده مواد معدنی پس از تراکم با توجه به تجزیه و تحلیل جامع انجمن ملی سنگفرش قیر و روش طراحی استانداردهای اروپایی توسط این دستگاه تعیین می شود .EN 1097-4 (24) حجم واقعی پرکننده مواد معدنی را می توان بر اساس تراکم واقعی و کیفیت واقعی پرکننده مواد معدنی تعیین کرد. تفاوت بین این پارامترها باقیمانده مزو از پرکننده مواد معدنی است. آزمایش خاص طبق روش زیر انجام می شود: 10 گرم نمونه پرکننده مواد معدنی در ظروف (قطر 25 میلی متر) قرار داده می شود ، و یک تراکم اولیه اعمال می شود. نمونه ها با چکش ضربه ای (وزن 350 گرم ، قطر 25 میلی متر) 100 بار چکش زده می شوند و حجم Vfb پرکننده مواد معدنی پس از تراکم ضربه اندازه گیری می شود. حجم واقعی Vfs 10 گرم پرکننده مواد معدنی با توجه به کیفیت Wfs مواد معدنی پرکننده و Gfs چگالی سنگ آهک تعیین می شود که برای تهیه پرکننده مواد معدنی استفاده می شود. تفاوت بین Vfb و Vfs در مواد باقیمانده و دفعی پرکننده مواد معدنی 10 گرم است. رویه مزو از پرکننده مواد معدنی می تواند در واحد RV واحد تعیین شود. در تهیه لایه قیر ، خلأ لایه میانی پرکننده مواد معدنی با قیر پر می شود تا قیر ثابت تشکیل شود. مقدار قیر ثابت تشکیل شده توسط نمونه های پرکننده مواد معدنی در جرم واحد تحت فرض تراکم قطعی قیر مشخص می شود. برای برخی از لایه های قیر ، مقدار پرکننده مواد معدنی و قیر موجود است. اگر RV خاصیت خنثی مزو از پرکننده مواد معدنی طبق روشی که در بالا گفته شد تعیین شود ، می توان مقدار قیر ثابت و قیر آزاد پرکننده معدنی و نسبت قیر ثابت به قیر ازاد را از لایه قیر تعیین کرد.
دفع مزو از پرکننده مواد معدنی در جرم واحد (Vg) به شرح زیر است:

که دراینجا RV مانده های باقیمانده داخلی در نمونه های پرکننده مواد معدنی پس از تراکم ضربه است ، Vfb حجم کل ذرات پرکننده مواد معدنی و حفره های داخلی باقیمانده داخلی پس از فشرده سازی ضربه است ، Wfs مقدار نمونه های پرکننده مواد معدنی ، و Gfs تراکم سنگ آهک مورد استفاده در تهیه پرکننده مواد معدنی ، و Vg حفره های مزو از پرکننده مواد معدنی در جرم واحد است.

3.3 تست کمی مقاومت چسبناک با دمای پایین از لایه های قیر
عملکرد لایه های قیر به طور قابل توجهی عملکرد کم دمای مخلوط قیر را تحت تأثیر قرار می دهد. ترک خوردگی مخلوط قیر در جداسازی مصالح آشکار می شود. ترک خوردگی در اصل با دو نوع شکست زیر آشکار می شود: یکی شکست چسبندگی قیر ، که در آن لایه قیر از سطح مصالح بزرگ ترک می خورد و جدا می شود. دیگری خرابی منسجم و چسبناک است ، که در آن لایه قیر به خودی خود تحت فشار کششی یا برشی قرار می گیرد. دو نوع حالت خرابی در هنگام شروع آسیب کم دما در مخلوط ها معمول است [23-25]. از منظر عدم موفقیت رابط مخلوطها ، دو نوع شاخص مقاومت در لایه های قیر وجود دارد ، یعنی استحکام چسبندگی و استحکام منسجم. نتایج فوق توسط محققان متعددی پذیرفته و به رسمیت شناخته شده است [26،27].
با توجه به اینکه پرکننده مواد معدنی به طور مستقیم و به طور قابل توجهی بر مقاومت چسبندگی درجه حرارت کم از لایه های قیر تأثیر می گذارد ، این پارامتر در این مطالعه به عنوان شاخص اصلی کنترل مقاومت به منظور تجزیه و تحلیل تعامل پرکننده-قیر از محتوا و خصوصیات پودر مزو پرکننده معدنی در نظر گرفته شده است.
برای انجام این مطالعه مرتبط در مورد خاصیت لایه های قیر ، یک روش آزمایش کمی برای تعیین استحکام لایه های قیر تهیه شده است. این روش توسط مجوز مجاز شدثبت اختراع اختراع چینی (شماره مجاز اختراع ثبت اختراع در چین: (ZL201210359254.3) [28،29] مقاومت چسبندگی در دمای پایین لایه های قیر را می توان با استفاده از دستگاه اندازه گیری نیرو آزمایش کرد و می توان آن را با توجه به بار خرابی کششی و مساحت رابط خرابی محاسبه کرد ، همانطور که در فرمول (3) نشان داده شده است. اصل آزمایش در شکل 5 نشان داده شده است. میزان بارگذاری در آزمایش 50 میلی متر در دقیقه بود. دماي آزمايش نمونه ها با استفاده از يك جعبه كنترل دماي كم در دماي 10- درجه سانتي گراد و 30 درجه سانتي گراد بود.

3.4 اثر رئولوژیکی لایه های قیر
برای تجزیه و تحلیل تعامل پرکننده و قیر از محتوا و خصوصیات پودر مزو از پرکننده مواد معدنی با دقت بیشتر و تعیین استراتژی کنترل برای محتوای پرکننده مواد معدنی ، استحکام چسبندگی در دمای پایین قیر به عنوان شاخص کنترل در این مطالعه انتخاب شد. میزان تغییر مقاومت سختی قیر m ، که بر اساس آزمایش رئولوژیکی روی تیرچه خمشی قیر استوار بود ، به عنوان شاخص کنترل برای خاصیت رئولوژیکی لایه های قیر انتخاب شد.
آزمایش رئولوژیکی تیرک خمشی در ارزیابی اثر رئولوژیکی لایه های اصلی قیر مهم است [30]. میزان تغییرات سفتی خزش m از نمونه های مختلف لایه های قیر مورد آزمایش قرار گرفت. یک بار ثابت (980 میلی لیتر) برای نمونه های آزمایش برای 240 ثانیه در یک مایع کنترل شده با دمای (10 ◦C و 30 − (C اعمال شد. آزمون شرایط استاندارد <JTG E20-2011> را تأمین می کند.
مقدار بزرگ m نشان دهنده توانایی قیر و لایه های قیر برای سکون استرس، و مقاومت مواد در برابر خرابی و فرسودگی همانطور که توسط مطالعات فعلی نشان داده شده است قوی است [31،32] در این مطالعه حالت های شکست و فرسودگی متعارف از لایه های قیر در نظر گرفته شده است. استحکام منسجم در لایه های قیر و میزان تغییر مقاومت سختی خزش به ترتیب می تواند مورد استفاده قرار گیرد تا آسیب های متعارف و خرابی ناشی از فرسودگی به دست آید.

4. نتیجه آزمون
4.1 نتایج تست Rigden Void برای چهار پرکننده مواد معدنی
در Rigden void ، باقیمانده مزو باقیمانده داخلی در پرکننده مواد معدنی پس از تراکم ضربه که با قیر پر می شود تشکیل قیر ثابت می دهد. نتایج آزمایش برای Vg در جدول 3 نشان می دهد که مقدار قیر ثابت تشکیل شده توسط چهار نمونه پرکننده مواد معدنی با افزایش مقدار مواد پرکننده معدنی (RFB) به همان میزان متفاوت است. اگرچه مقدار نمونه و تراکم سنگ آهک یکسان است ، اما تفاوت زیادی بین درجه مانده داخلی در توده واحد وجود دارد. باقیمانده داخلی در توده واحد نمونه پرکننده مواد معدنی D حداکثر 0.32 است که تقریباً سه برابر حداقل نمونه پرکننده مواد معدنی B است ، باقیمانده داخلی در جرم واحد نمونه پرکننده مواد معدنی A کمی کوچکتر از نمونه پرکننده معدنی D که 0.26 است و باقی مانده داخلی در جرم واحد نمونه پرکننده مواد معدنی C کمی بزرگتر از نمونه پرکننده معدنی B است.
باقیمانده مزو داخلی در پرکننده مواد معدنی پس از تراکم ضربه کاملاً منعکس کننده پارامترهای خصوصیات پودر مزو ، مانند درجه بندی مزو ، مساحت سطح خاص ، اندازه ذرات ، نسبت طول به قطر و گرد بودن است. باقیمانده داخلی در پرکننده مواد معدنی پس از تراکم ضربه به طور قابل توجهی تحت تأثیرات جامع پارامترهای فوق از خصوصیات پودر مزو متفاوت است. نسبت قیر بدون قیر ثابت در لایه های قیر ممکن است متفاوت باشد ، اما در نهایت بر عملکرد روسازی قیر تأثیر می گذارد.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده

1. مقدمه

2. تفسیر ولتا‌متری

3. سنتز آزمایشگاهی

4. تولید تجاری

5. نتیجه‌گیری‌ها

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
الکترو سنتز مواد آلی دارای تاریخچه تقریبی 200 ساله است و مراجع زیادی در این زمینه وجود دارد. در طول سال‌ها، بسیاری از کتاب‌ها و مرورها (نمونه‌های اخیر) به‌طور مرتب الکترودهای متنوعی را در شیمی مورد توجه قرار داده‌اند، اما الکترولیز هنوز یک روش مورد استفاده برای تهیه ترکیبات مواد آلی در آزمایشگاه و صنعت است. چرا؟ یک دلیل، ماهیت آن در مراجع است. الکترو سنتز مواد آلی برای شیمیدانان آلی بسیار بد عرضه می‌شود. لازم است که انجام الکترولیز ترکیبات آلی با چندین هدف جداگانه به رسمیت شناخته شود:
• کمک به تفسیر ولتا‌متری.
• پیشنهاد یک مسیر برای سنتز آزمایشگاهی یک مولکول آلی.
• ایجاد یک مسیر تجاری برای ساخت یک ترکیب آلی.
آزمایشات مورد نیاز برای هر یک، به‌طور قابل‌توجهی متفاوت هستند و بسیاری از نویسندگان در مقالات خود به‌وضوح اهداف و دلایل گزارش الکترولیز خود را بیان نمی‌کنند. به‌عنوان‌مثال، تفاوت عمده‌ای بین نشان دادن انجام یک واکنش الکترودی و اثبات الکترولیز به‌عنوان یک سنتز مفید آزمایشگاهی وجود دارد. بدتر از همه اسن است که کتاب‌ها و بررسی‌ها اغلب برای ایجاد تمایز با شکست مواجه می‌شود که این مراجع را برای افراد غیر الکتروشیمیست گمراه‌کننده و گیج‌کننده می‌سازد. علاوه بر این، اغلب تلاش برای تکرار یک الکتروسنتز در آزمایشگاه‌های مختلف منجر به تنزل انتخاب پذیری و/یا راندمان می‌شود. اغلب این موارد از توضیحات ناکافی در جزئیات سلول الکترولیز (هندسه، ابعاد، ترکیب مواد، رژیم انتقال جرم و غیره) و شرایط الکترولیز (حلال، غلظت واکنش‌دهنده‌ها و الکترولیت، PH، سلول جریان، دما و غیره) ناشی می‌شود. البته، بسیار مهم است که اطلاعات در این مقاله دقیقاً دنبال شود. ازاین‌رو، در این بررسی نتایج تجربی با اهداف مختلف مشخص می‌شود و تغییراتی را پیشنهاد می‌کند که منجر به این ارائه یک روش سنتزی می گردد که به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.

2. تفسیر ولتا‌متری
ولتامتری مولکول‌های آلی را می‌توان با هدف توسعه روش آنالیز، درک تأثیر شرایط محلول یا مواد الکترود بر سرعت و یا انتخاب پذیری یک واکنش الکترودی یا تعریف مکانیزم و / یا سینتیک واکنش شیمیایی همگن انجام داد. سپس الکترولیز به تفسیر ولتامتری کمک می‌کند؛ زیرا این تنها راه قطعی برای تأیید محصول است و بنابراین تغییر شیمیایی به طور کلی منجر به پیک ولتامتری می‌شود. واضح است انجام الکترولیز در شرایط مشابه ولتامتری مفید است. ازاین‌رو، الکترولیزها معمولاً می‌توانند یک غلظت کم واکنش‌دهنده را به کار بگیرند که منجر به یک جریان کم سلولی می‌شود و یک غلظت بالا از الکترولیت، استفاده از سلول سه الکترودی و کنترل پتانسیو استاتیک و پتانسیل الکترود کار را ممکن می‌سازد. همچنین منطقی است که زمان الکترولیز تنها با مصرف کم واکنش‌دهنده و حداقل تغییرات در محیط محلول محدود شود، زیرا این امر در آزمایشات ولتامتری نیز وجود دارد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Organic electrosynthesis has a history dating back almost 200 years and has led to a very extensive literature. Over the years, many books and reviews (recent examples [1–8]) have regularly lauded the diversity of chemistry possible at electrodes but electrolysis remains a very under-used procedure for the preparation of organic compounds both in the laboratory and in industry. Why? One reason is the nature of the literature. Organic electrosynthesis presents itself very badly to the synthetic organic chemist. It needs to be recognised that the electrolyses of organic compounds are carried out with several distinct goals: • to assist the interpretation of voltammetry. • to propose a route for the laboratory synthesis of an organic molecule. • to develop a commercial route for the manufacture of an organic compound. The experiments required for each are significantly different and the authors of many papers do not state clearly their objectives and reasons for reporting an electrolysis. For example, there is a major difference between demonstrating that an electrode reaction can take place and establishing that an electrolysis is a useful laboratory synthesis. To make matters worse, books and reviews often fail totally to make the distinction and this leads to a literature that is misleading and confusing, especially to non-electrochemists. Moreover, too often an attempt to repeat an electrosynthesis in a different laboratory leads to a much degraded selectivity and/or yield. All too frequently, this results from insufficient detail in the description of the electrolysis cell (geometry, dimensions, materials of components, mass transfer regime etc.) and the electrolysis conditions (solvent, concentration of reactants(s) and electrolyte, pH, cell current, temperature etc.). Of course, it is also critical that the information in the paper is followed precisely. Hence, this review sets out the experimental consequences of the different goals and suggests the changes that will lead to electrolysis becoming a more widely used synthetic method.

2. The interpretation of voltammetry

The voltammetry of organic molecules may be studied for the purposes of developing a method of analysis, understanding the influence of solution conditions or electrode materials on the rate and/or selectivity of an electrode reaction or defining the mechanism and/or kinetics of homogeneous chemical reactions. Electrolysis is then an aid to the interpretation of the voltammetry as it is the only definitive way to verify the product and hence the overall chemical change leading to a voltammetric peak. Clearly, it is advantageous for the electrolysis to be carried out in the same conditions as the voltammetry. Hence, electrolyses can usually employ a low concentration of reactant leading to a low cell current and a high concentration of electrolyte making possible the use of a three electrode cell and the potentiostatic control of the potential of the working electrode. Also, it is reasonable to limit the electrolysis time equivalent to only a small consumption of reactant and minimal changes to the solution environment since this will also be the case in voltammetric experiments.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1881

نتایج و بحث
3.1تجزیه و تحلیل XRD
آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) روش ناپایداری قوی است که برای تشخیص فاز ساختاری از ترکیبات مختلف استفاده می شود. بنابراین، XRD یک روش منحصر به فرد در تعیین بلورینگی ترکیب است. شکل 2 (الف) الگوهای XRD توصیف شده از نمونه های رسوب شده را نشان می دهد. ساختار بلوری همه لایه های رسوب شده ارتورومبیک SnS با JCPDS 039-0354 بود. همانطور که در این شکل مشخص شد، نمونه های I (0)، I (1)، I (2) و I (3) در طول نمونه های (021) و (111) و نمونه های I (4) و I (5) در طول (101) و (040) رشد کردند. بنابراین، جالب است که تغییر در جهت گیری ترجیحی لایه های نازک ایندیم-آلاییده رسوب شده Sn با توجه به افزایش غلظت ایندیم ناخالص ساز مشاهده شده بود. همچنین هیچ اثری از In، In2O3، و In2S3 یا سایر ناخالصی ها را نمی توان در تمام نمونه ها پیدا کرد. همانطور که در الگوی xRD مشاهده می شود، با افزایش غلظت ناخالص ساز ایندیم، پیک کمتر شدید و گسترده تر می شوند که نشان دهنده کاهش در نمونه های بلوری می باشد. از این رو، آن افزایش قابل توجهی در نقایص کریستالی و ناسازگاری به تاوجه به ایندیم-آلاییده را نشان می دهد.
برای بهتر بررسی اثر ایندیم-آلاییده روی خواص ساختاری SnS، نمودار I-2 θ برای (111) پیک پراش صفحه (شکل 2 (b)) از کلیه نمونه ها گرفته شده است. تغیر از (111) موقعیت پیک به θ 2 بالاتر به علت تغییر در شعاع یونی مؤثر بین Sn2 + (0.93 A) و In3 + (0.80 A) شناسایی شده است.
شبکه های ثابت برای SnS های خالص و لایه های نازک ایندیم-آلاییده SnS با استفاده از رابطه زیر حاصل می شود [30] که (hkl) شاخص های میلر برای صفحاتی با شدت بیشتر، یعنی صفحه های (040)، (021)، (111)، و dkkl مسافت بین مسطح است. جدول 1 پارامترهای شبکه محاسباتی و پارامترهای ساختاری را برای SnS خالص و نمونه های SnS ایندیم-آلاییده را خلاصه می کند. واضح است که جایگزینی In3 + برای Sn2 + در ساختار SnS منجر به کاهش حجم سلول واحد می شود. دلیل این پدیده، شعاع یونهای مؤثرتر In3 + است که با Sn2 + مقایسه می شود، که باعث کاهش در dkkl و در نتیجه حجم سلول واحد می شود.
جدول 1: برخی از ویژگی های ساختاری SnS خالص و نمونه های ایندیم-آلاییده SnS ناشی از الگوهای XRD می باشد.

اثر ایندیم آلاییده بر روی پارامترهای شبکه لایه های نازک SnS در شکل 3 نشان داده شده است. همانطور که در این شکل آشکار بود، پارامترهای شبکه لایه های نازک SnS به دلیل ایندیم آلاییده افزایش یافته است. این وقوع به وضوح نشان می دهد که ناخالصی ایندیم جایگزین آلاییده در شبکه SnS می شود.
با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، بررسی های توپوگرافی نمونه های I (0)، I (1) و I (2) بیش از یک مساحت 6 μm × 6 μm انجام می شود. شکل 4 تصویر AFM از لایه های ذخیره شده را نمایش می دهد. شکل 4 نشان داد که افزایش در مقدار ناخالصی ایندیم در شبکه های SnS منجر به تغیر درریخت شناسی دانه مانند به صفحه های نازک رشد ستونی می شود. علاوه بر این، اندازه دانه از لایه های نازک SnS به دلیل ایندیم آلاییده ضعیف تر شد. بنابراين، تغيير در ریخت شناسی نانوساختارهاي SnS ایندیم آلاییده نشان مي دهد که ناخالصی ایندیم با موفقیت در شبکه SnS آلاییده شده است.
3.2 اندازه و فشار کریستالیت
در این بخش، از روش های مختلف برای اندازه گیری اندازه کریستالیت و فشار شبکه استفاده می شود. این روش ها عبارتند از روش شرر، W-H( شامل UDM، UDSM، UDEDM) و روش SSP می باشد.
با استفاده از الگوهای XRD، اندازه بلوری (D) از معادله شرر برآورد شده است .
که D، K، و λ اندازه کریستالی هستند، شکل وابسته ثابت برابر با 0.94 و طول موج اشعه ایکس تابش Cu-Kα 0.154 056) نانومتر) بود. همچنین، βhkl پیک عرض در نیمه حداکثر شدت (FWHM)، و θB زاویه براگ است. عرض زاويه براگ با ترکیب ابزاری و اثرات مستقل نمونه تشکیل مي شود
اثر ابزاری از افزایش پیک یک نمونه مرجع (سیلیکون) ارزیابی می شود.
معادله شرر را می توان با استفاده از βhkl اصلاح شده به شرح زیر تنظیم کرد.
اندازه کریستالیت (D) از شیب cos θ نسبت به 1 / βhkl با استفاده از معادله (5) تخمین زده می شود. در نتیجه، مقدار شیب kλ / مقدار اندازه کریستالیت را نشان می دهد. شکل 5 طرح های شرر از لایه های نازک ایندیم آلاییده SnS نانوساختار و غیرآلاییده را نشان می دهد. مشخص است که اندازه کریستالیت D از SnS با توجه به ایندیم-آلاییده کاهش می یابد. همچنين كاهش درD لایه های نازك غیرآلاییده SnS پس از ایندیم-آلاییده مي تواند به دليل تغيير در شعاع يوني Sn2 + و In3 +. موثر باشد. بنابراین کیفیت کریستال SnS غیرآلاییده پس از ایندیم-آلاییده کاهش می یابد که می تواند به ناسازگاری شبکۀ ایجاد شده نسبت داده شود.
3.2.2 شیوه های W-H
طرح ویلیامسون-هول (W-H) و اندازه فشار (SSP) دو روش برای برآورد D و فشار شبکه می باشد. در این مقاله، سه مدل از روش W-H شامل UDM، UDSM، وUDEDM برای برآورد پارامترهای ساختاری استفاده می شود. مدل UDM برای بررسی فشار یکنواخت در شبکه های بلوری پیشنهاد شد. در این روش، فرمول W-H بر اندازه اثر گسترده و تاثیرگسترش فشار متکی است. اثر اندازه گسترده با فرمول (βDS) (دبی-شرر معادله (3) توصیف می شود، در حالی که اصطلاح گسترش فشار از نقص و تحریف در شبکه های کریستال (معادله (6)) شروع می شود.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
1-مقدمه
2-آزمایش
2-1 ماد
2-2 تهیه میکرو کپسول های خود ترمیم
2-3 میکروکپسول های تقویت شده از نظر مکانیکی و حرارتی
2-4 ماتریس پلی اورتان قرار گرفته در درون میکرو کپسول
2-5 ارزیابی عملکرد خود ترمیمی
2-6 شناسایی
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1- مقدمه
مواد خود ترمیم، که از سیستم های زیستی و بیولوژیکی الهام گرفته اند، توانایی ترمیم آسیب دیدگی خفیف را بدون نیاز به تشخیص و یا هر گونه مداخله دستی نشان می دهند. مواد خود ترمیم قرار داده شده در محصولات پلیمری مختلف به فراوانی در زمینه های ساختاری مختلف نظیر هوا سازی، خودرو سازی، صنایع دفاعی و ساختمانی استفاده می شوند. این مواد هوشمند می توانند به طور معنی داری موجب افزایش طول عمر و ایمنی محصولات پلیمری شوند(1-4). اگرچه چندین راهبرد های خود ترمیم درونی و بیرونی( مبتنی بر کپسول و عروقی)، مطالعه شده اند، خود ترمیم مبتنی بر عوامل ترمیم میکرو کپسوله شده، در آینده نزدیک از اهمیت زیادی برخوردار خواهد بود زیرا میکرو کپسول ها را می توان به آسانی در ماتریس پلیمر با استفاده از فنون ترکیبی موجود بدون تغییر ساختار شیمیایی اولیه پلیمر قرار داد. به علاوهف این خود ترمیمی می تواند به ترمیم ترک های بزرگ کمک کند(5-8). معمولا، آسیب مکانیکی وارد شده به مواد موجب شکستگی میکرو کپسول ها شده و عوامل ترمیم کننده را وارد منطقه آسیب دیده می کند. سپس ترک، از طریق بسپارش و واکنش بین عوامل مختلف، ترمیم می شود.
اخیرا، تلاش های زیادی برای استفاده از مواد خود ترمیم بر روی قطعات درونی و بیرونی خودرو ها از جمله پانل های پلاستیکی و یا رنگ، صورت گرفته است زیرا مهندسی هوش هیجانی برای رایت مشتری از اهمیت زیادی برخوردار است(9-11). برای مثال، در صورتی که کاربران و استفاده کننده های خودرو ها با یک خراش بر روی لایه پوسته پانل مواجه شوند( که متشکل از بیرونی ترین لایه پوسته، لایه درونی و لایه مرکزی است)، هیجان و احساس بینایی و لامسه او می تواند به شدت تحت تاثیر قرار گیرد. در میان مواد پلیمری مختلف در خودروها، رزین PU متشکل از پیوند اورتان ( NH -COO ) برای لایه پوست استفاده شده است زیرا موجب کاهش احتمال خراش به دلیل الاستیسیته درونی می شود(12). با این حال، خسارت خارجی نظیر خراش بر روی لایه پوسته مبتنی بر PU، هنوز اجتناب ناپذیر است که موجب تضعیف حالت روحی کاربر می شود.
به منظور حفاظت از لایه PU در برابر خراش ها، دو رویکرد کشف شده است. اولین مورد، بهبود مقاومت خراش لایه پوست با استفاده از ذرات سرامیکی با اندازه نانو برای بهبود سختی و مقاومت پوسته روشن و دوم بازیابی و ترمیم خراش ها با بهبود ویژگی الاستیک رزین های PU می باشد. با این حال، اولین رویکرد، وقتی که خراش رخ دهد موثر نیست و دومین رویکرد بسته به میزان خراش، می تواند محدود باشد. از این روی، استفاده از مواد خود ترمیم مبتنی بر میکرو کپسول در رزین PU می تواند شیوه ای خوب و بهتر برای کاهش حضور خراش ها بوده و مانع از نارضایتی مشتری می شود.
لایه های پوسته مبتنی بر پلی اورتان یا از طریق قالب گیری تزرزق واکنشی و یا از طریق قالب گیری دوغاب پودری تولید می شوند که اغلب شامل تنش برشی بالا و دمای بالا است. به علاوه، برای قرار دادن میکرو کپسول های خود ترمیم د در رزین های پلی اورتان، فرایند شست و شو و خشک سازی بایستی انجام شود، زیرا رطوبت می تواند با رزین پلی اورتان واکنش دهد و تولید فوم اورتان با یک سطح زبر کند. از این روی، میکرو کپسول های خود ترمیم بایستی دارای خواص مکانیکی و حرارتی کافی برای مقاومت به فرایند های شست و شو و خشک سازی و قالب گیری باشد و این خواص از طریق افزایش ضخامت پوسته و یا معرفی مواد غیر آلی در پوسته حاصل می شود(19-23).
در این مطالعه، یک ماتریس مبتنی بر پلی اورتان با یک قابلیت خود ترمیمی با استفاده از دو میکرو کپسول در ماتریس برای کاربرد های آینده در لایه های پوست پانل ها در خودروها تهیه شد. یک میکرو کپسول با پلی دی متیل سیلوکسان PDMS و کاتالیزور پلاتینوم پر شده و دیگر میکرو کپسول با یک کراس لینکر پر شد.
به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی، لایه های اوره-فرمالدهید بر روی میکرو کپسول های مبتنی بر PUF، اوره-فرمالدهید رسوب یافتند و اندازه میکرو کپسول تنظیم شد. پس از تحلیل خاص مختلف میکروکپسول، ظرفیت خود ترمیمی ماتریس پلی اورتان ارزیابی شد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

The self-healing materials, inspired by biological systems, exhibit the ability to repair minor damage without the need for detection or any type of manual intervention. Self-healing materials incorporated in various polymeric products are increasingly used in structural applications in the space, automobile, defense and construction industries. These smart materials can significantly increase the lifetime and safety of polymer-based products and components [1–4]. While several extrinsic (capsule-based, vascular) and intrinsic self-healing strategies have been investigated, self-healing based on microencapsulated healing agents is more likely to be successful in the near future because microcapsules can easily be incorporated into the polymer matrix using existing blending techniques without changing the original chemical structure of the polymers. In addition, this self-healing can heal large-volume cracks [5–8]. Typically,mechanicaldamage inamaterial ruptures the microcapsules and releases healing agents into the damaged area. Then,the crack is repaired by polymerization via the reaction between different agents. Recently, several efforts have been made to apply self-healing materials to automobile interiors and exterior components such as plastic panels or paint because emotional engineering has become importantfor customer satisfaction [9–11]. For example, if an automobile user encounters a scratch in the skin layer ofthe instrument panel (which consists of an outermost skin layer, interlayer and core layer), the visual and tactile emotion of the user may worsen. Among various polymeric materials in automobiles, PU resin consisting of a urethane bond ( NH COO ) has mainly been used for the skin layer because it can decrease the scratch probability due to its intrinsic elasticity [12]. However, external damage such as scratches on the PU-based skin layer is still unavoidable, which may degrade the user’s emotional state. To protect the PU layer from scratches, two approaches have been explored. The first is enhancing the scratch resistance of the skin layer by using nanosized ceramic particles to improve the hardness of the clear coating and the second is recovering or healing the scratches by enhancing the elastic property of PU resins [13–16]. However, the first approach is not effective once a scratch has occurred, and the second approach may also be limited depending on the extent of the scratch. Therefore, the incorporation of microcapsule-based selfhealing materials into PU resin may be a better way to minimize the presence of scratches and subsequently prevent customer dissatisfaction. PU-based skin layers are produced by either reaction injection molding (RIM) or powder slush molding (PSM) processes, which typically involve high shear stress and/or high temperature [17,18]. Furthermore, in order for self-healing microcapsules to incorporate into PU resin, a severe washing and subsequent drying process should be conducted because moisture (water) can react with PU resin and generate urethane foam with a rough surface. Therefore, self-healing microcapsules must have adequate mechanical and thermal properties to withstand the molding and washing/drying processes, which can be achieved by increasing the shell thickness or introducing inorganic materials into the shell [19–23]. In this study, a PU-based matrix with a self-healing capability was prepared by incorporating two different microcapsules into the matrix for future application in the skin layers of instrument panels in automobiles. One microcapsule was filled with poly (dimethyl siloxane) (PDMS) and platinum catalyst (Pt) blend, and the other microcapsule was filled with a crosslinker. To improve the mechanical and thermal properties, additional urea-formaldehyde (UF) layers were deposited on the newly-prepared poly(ureaformaldehyde) (PUF)-based microcapsules, and the microcapsule size was tuned. After analysis of various microcapsule properties, the self-healing capacity of PU matrix was evaluated.

فیتاز از باکتری Weissella halotolerans: تخلیص، مشخصات جزئی و اثر برخی فلزات

Phytase from Weissella halotolerans: purification, partial characterisation and the effect of some metals

Abstract

In the study, phytase was purified in three simple steps comprising ammonium sulphate precipitation, anion exchange and gel filtration chromatography from Weissella halotolerans. The enzyme was obtained with a specific activity of 227.73 EU/mg and 6.52% recovery. The molecular mass of the enzyme was determined to be 41.52 kDa. The optimum pH and temperature for the enzyme were 6.0 and 50°C, respectively. Furthermore, the effects of metal ions on the enzyme were investigated. Ag+ , Zn2+, Cr2+ and Fe2+ ions inhibited phytase by 21.86, 25.63, 32.82 and 90.43%, respectively, whereas Co2+, Cu2+, Pb2+, Cd2+ ve Mn2+ ions increased the enzyme activity.

1 Introduction

Phytic acid (myo-inositol hexakisphosphate) is a common compound of plant-derived foods and constitute 1–5% of edible cornflakes, pollen, and hazelnut oil and seeds in weight. It is an organic form of phosphorus that constitute 60–90% of the total phosphorus content and plays an anti-nutritive role.[1–3] Although they are important in many physiological functions, especially in seed germination, phytates are solely considered as anti-nutritive compounds because they bind starch and proteins. Phytases affect protein digestion and interact with proteins, and even inhibit the activity of digestive enzymes. They also have a strong chelating effect on divalent minerals including Ca2+, Mg2+, Zn2+ and Fe2+.[4] Although it is a strong chelator of iron and zinc in herbal foods, as a result of being a mediator for these metals, phytate actually acts as an antioxidant that reduces their free radical forms.[4] The effective degradation of phytic acid is obtained through both enzymatic and non-enzymatic degradation.[5] Enzymatic degradation is obtained by using phytase that was derived from a variety of fungus and bacteria. Non-enzymatic hydrolysis is used during food processing or the physical removal of phytate from phytate-rich plant seeds to reduce the phytate levels in end food products.[6]

Phytase (myo-inositol hexakisphosphate phosphohydrolase E.C. 3.1.3.8) disintegrates the phosphoric monoester bonds in phytic acid and phytate. This results in a series of phosphate ester release from myoinositol; therefore, it gained a quick worldwide acceptance as a food additive and animal feed.[7] In the last two decades, it drew the attention of scientists and entrepreneurs for its nutrition, environmental protection and other biotechnological applications. Phytases have many applications in myo-inositol phosphate preparation. Moreover, they are used as precursors and soil improvers in the semi-synthesis of peroxidases in the paper industry and in plant growth.[2] In addition, along with their applications in aquaculture, [8–10] they have important applications in human nutrition; [11] hence, phytases are widely used as food and feed additives and are used to reduce phosphorus pollution in animal feed.[12]

Bacterial phytases have a significant advantage over fungal phytases thanks to their high temperature stability, phytate substrate specifity, resistance to proteolysis and wide pH profile; thus, the purification and characterisation of phytases, which have thermostability and are active at neutral pH, are important in industrial applications. In the study, phytase was purified from lactic acid bacteria, Weissella halotolerans, in three steps comprising ammonium sulphate precipitation, Q-Sepharose anion exchange chromatography and Sephadex G-100 gel filtration column. The characteristic properties of the enzyme were determined and the effects of metal ions on the enzyme activity were investigated.

پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی بین 1،4- بنزوکوینون ها و مولکول های HF: اثرات هم افزایی، پتانسیل‌های کاهش (احیاء) و الکترون خواهی

Intermolecular hydrogen bonds between 1,4-benzoquinones and HF molecule: Synergetic effects, reduction potentials and electron affinities

Abstract

Some biological activities of quinones can be attributed to the H-bonding ability of acceptor oxygen atoms. According to the results obtained from the quantum mechanical calculations performed on a wide variety of complexes between the 1,4-benzoquinone (BQ) derivatives and HF molecules, the interplay between H-bonds and individual H-bond interaction energies (EHB) can be affected by the substituents placed on the six-membered ring of BQ. The total binding energies of complexes become more negative by the electron donating substituents (EDSs) while the changes are reversed by the electron withdrawing substituents (EWSs). The mutual interplay between the X-BQ∙∙∙)HF)n (n= 1-3) interactions has been investigated using the geometrical parameters, synergetic energies (SE) and the EHB values. Hydrogen bonding decreases the reduction potentials (E0 red) and increases the electron affinities (EA) of X-BQ derivatives. Linear relationships have been observed between the E 0 red (and EA) values and the Hammett constants of substituents.

1. Introduction

The quinone compounds are important in a wide variety of biological processes, such as cellular respiration, photosynthesis, blood coagulation, and tumor growth [1-4]. The quinone family, including anthraquinone, napthoquinone and benzoquinone, can readily be converted to the hydroquinone anion, via reaction with a hydride anion in a reversible process. They are also capable to accept one or two electrons to form a radical anion (Q •¯ ) or hydroquinone dianion (Q2−). So, they can inhibit the growth of tumors due to the high electron affinities and low redox potentials [5-7]. In addition to biological activity [8-10], the electron-accepting ability of quinones has a very important role in the organic and inorganic syntheses [11-16]. Benzoquinone derivatives have been specified as electron and proton carriers in photosynthetic and respiratory electron transport chains and as a redox component in the regulation of mitochondrial electron transport [17-22]. These act as primary and secondary electron acceptors in photosynthetic centers [23]. It has been shown that the hydrogen bond formation has an important effect on the structure and activity of quinone compounds in the biological systems [24-27]. The effects of molecular structure and environment on the equilibrium of electron transfer coupled with the H-bonding were obtained from investigation on the reduction potential of quinone systems [28]. The role of each H-bond can be modified by other H-bonds in many chemical and biological systems [29-31]. Recently, the interplay between two or more important non-covalent interactions has been studied in different systems experimentally and theoretically [9,19-33]. Investigation of this effect can be helpful for understanding many biological processes such as binding a drug to the active site of protein. 1,4-benzoquinone (BQ) derivatives are frequently used in many of drug structures. These compounds with four lone pairs of electrons on two oxygen atoms can potentially contribute in four H-bonds as acceptor. The study of synergetic effects can give valuable insights to drug designers when several H-bonds coexist in the BQ complexes. In this work, the active sites of BQ and its derivatives (X-BQ) were investigated by the quantum mechanical calculations on the quinones and hydrogen bonded complexes illustrated in Scheme 1. The HF molecule is small with one H bond donor, so the O∙∙∙HF interactions can be studied without additional unsuitable interactions. On the other hand, high electronegativity of F atom makes the mentioned H-bond interaction suitably strong. As can be seen, D1-D3 are binary complexes, T4-T6 are ternary complexes and Q7 is a quaternary complex. Comparison between the results of calculations obtained for three categories of complexes can be used to investigate the synergetic effects of interactions, the effect of each interaction on the electronic properties of remaining active sites, and the effects of substituents on the active sites of BQ skeleton.