Date of Award
2-2020
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science (MS)
Department
Chemistry
First Advisor
Na’il Saleh Ibrahim
Second Advisor
Muna Bufaroosha
Third Advisor
Ali Trabolsi
Abstract
A host−guest complex of 6-mercaptonicotinic acid (MNA) and cucurbit [7] uril (CB7) was prepared and conjugated to γ-Fe2O3 nanoparticles (NPs) to detect toxic cadmium ions in water as a solid-state sensor. The formation of an inclusion host−guest complex with CB7 was confirmed by UV−vis absorption and proton NMR spectroscopy. CB7 preferentially binds the protonated MNA form compared to the neutral form, demonstrated by a binding constant for the protonated form that is four orders of magnitude higher than the neutral form. An increase in the pKa of MNA by 1.2 units was demonstrated after the addition of CB7, which further supports preferential binding between MNA and CB7. The NMR results confirm binding to cadmium via the carboxylic acid moiety. Stationary and time-resolved fluorescence results, in solution and in the solid-state, indicate that cadmium and CB7 cause a blue shift in the MNA emission bands and extend its excited-state lifetime due to dissociation of the MNA dimer. In the solid-state, switching the emission signals between Cd2+-MNA/CB7NPs (ON state) and MNAH+/CB7NPs (OFF state) was achieved by controlling the pH. An efficient, regenerable, and stable sensor device was fabricated for the sensitive and selective detection of Cd2+ in contaminated water samples.
Recommended Citation
H. H. Alzard, Reem, "pH-Controlled Preferential Binding Of Cucurbit[7]Uril-Coated Iron Oxide Nanoparticles To 6-Mercaptonicotinic Acid For Fluoroscent Detection Of Cadmium Ions In The Solid State" (2020). Chemistry Theses. 8.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/chem_theses/8
Comments
تم تحضير مواد معقدة متكونة من مواد أكسيد الحديد النانوية، والتي تم إرفاقها بجسيمات حمض الميركابتونيكوتينيك المرتبط بمركب الكوكوربتيوريل السابع، وذلك للكشف عن أيونات الكادميوم السامة في عينات المياه كجهاز استشعار يعمل في الحالة الصلبة. تم التأكد من ارتباط حمض الميركابتونيكوتينيك مع مركب الكوكوربتيوريل بواسطة تقنيات الامتصاص للأشعة الفوق بنفسجية وتقنية التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي. كشفت النتائج أن ارتباط الكوكوربتيوريل هو أقوى مع الشكل الحامضي للميركابتونيكوتينيك عنه في الوسط المعتدل الحموضة بأربعة أضعاف. تم التحقق من ذلك أيضا من خلال الزيادة في قيم ثابت الحموضة للمركب المعقد الجديد بقيمة 2.1 وحدة. نتائج الرنين المغناطيسي النووي كشفت عن موقع ارتباط أيون الكادميوم مع حمض الميركابتونيكوتينيك عبر رابطة الكربوكسيل الحمضية. قمنا أيضا بالاستعانة بتقنية القياسات الزمنية للتوهج الفلوري في الحالة الصلبة والمحاليل لدراسة تأثير إضافة مركب الكوكوربتيوريل أو الكادميوم إلى حمض الميركابتونيكوتينيك. كشفت النتائج أن كلاهما يؤديان إلى إزاحة قيمة الطول الموجي للانبعاث الفلوري الخاص بحمض الميركابتونيكوتينيك، بالإضافة إلى إطالة فترته العمرية في الحالة المستثارة، والذي يحدث بسبب تكسير الروابط الثنائية المتواجد عليه. يمكن الانتقال من وضع تفعيل وانطفاء الإشارة الفلورية لاستشعار الكادميوم من خلال التحكم في حموضة الوسط في الحالة الصلبة. بناء على ذلك، قمنا بتصنيع جهاز استشعار فلوري فعال، مستقر وقابل للتجديد للكشف الدقيق والانتقائي عن أيونات الكادميوم السامة في عينات المياه الملوثة.