Development of a New Porous Material Composite for The Electrochemical Detection of Urea. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS thesis - Samah Sawlan.pdf Restricted to Repository staff only until 25 December 2026. Download (2MB)

Arabic Abstract

يُعدّ تلوث مياه الصرف الزراعي ومياه الصرف الصحي باليوريا مصدر قلق بيئي بالغ. تتسم طرق الكشف التقليدية بكثافة العمالة وعدم ملاءمتها للمراقبة في الوقت الفعلي. يقدم هذا العمل مستشعرًا كهروكيميائيًا غير إنزيمي يعتمد على مركب NiCo2O4@UiO-66 للكشف عن اليوريا. تم تصنيع المركب ودراسته باستخدام تقنيات PXRD وSEM-EDS وFTIR، مما يؤكد نجاح تكوين البنية الهجينة. كشفت الدراسة الكهروكيميائية عن تحسن تآزري كبير: أظهر قياس الفولتية الدورية تيارًا أعلى بمقدار ضعفين من NiCo2O4 النقي في محلول يوريا بتركيز 0.1 مولار، وأظهرت مطيافية المقاومة الكهروكيميائية مقاومة نقل شحنة مماثلة (479 أوم)، وأظهر قياس الفولتية الخطية انخفاضًا بمقدار 130 ملي فولت في جهد البدء. أظهر المركب أداءً تحليليًا ممتازًا باستجابة خطية في نطاق تركيز 10-100 ملي مولار (R2 = 0.991)، وحساسية قدرها 470.0 ميكروأمبير/سم2/ملي مولار، وحد كشف يبلغ 15.0 ملي مولار. وقد أكد تحليل عينات حقيقية من مياه الري إمكانية تطبيقه في بيئات معقدة. يُعد NiCo2O4@UiO-66 قطبًا كهربائيًا غير إنزيمي واعدًا لاستشعار اليوريا، إذ يجمع بين المساحة السطحية العالية للأطر المعدنية العضوية ونشاط الأكسدة والاختزال لأكاسيد المعادن الثنائية.

English Abstract

Urea contamination in agricultural runoff and wastewater is a significant environmental concern. Traditional detection methods are labor-intensive and unsuitable for real-time monitoring. This work presents a non-enzymatic electrochemical sensor based on a hierarchical NiCo2O4@UiO-66 composite for urea detection. The composite was synthesized and characterized by PXRD, SEM-EDS, and FTIR, confirming successful formation of the hybrid architecture. Electrochemical characterization revealed substantial synergistic enhancement: cyclic voltammetry showed 2.0× higher current than pristine NiCo2O4 in 0.1 M urea, electrochemical impedance spectroscopy showed comparable charge transfer resistance (479 Ω), and linear sweep voltammetry demonstrated a 130 mV negative shift in onset potential. The composite exhibited excellent analytical performance with a linear response in the 10–100 mM range (R2 = 0.991), sensitivity of 470.0 µA.cm-2.mM-1, and limit of detection of 15.0 mM. Real sample analysis on irrigation water confirmed applicability in complex environmental matrices. NiCo2O4@UiO-66 is a promising non-enzymatic electrode for urea sensing, combining the high surface area of MOFs with the redox activity of bimetallic oxides.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	Al-Betar, Abdul-Rahman Faisal
Committee Members:	Ganiyu, Saheed and Peedikakkal, Abdul Malik
Depositing User:	SAMAH SAWLAN (g202301430)
Date Deposited:	28 Dec 2025 06:37
Last Modified:	28 Dec 2025 06:37
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143896