Китайский вольтамперметр: Подключение китайского амперметра вольтметра

4. Выводы

В этом исследовании мы разработали новый метод определения общего германия с помощью прямоугольной каталитической адсорбционной вольтамперометрии на улучшенном пленочном электроде из висмута. И мы получили оптимальные условия для определения германия. Общее содержание германия в нескольких китайских лечебных травах было определено с помощью этого оптимизированного метода, и результаты соответствовали результатам, полученным GF AAS.Показано, что каталитическая адсорбционная система Ge (IV) -пирогаллол-KBrO ₃ подходит для определения следовых количеств германия с высокой чувствительностью, простотой, хорошей воспроизводимостью и безопасностью для окружающей среды.

Конфликт интересов

Авторы заявили об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Шангвэй Чжун и Цзяли Су внесли равный вклад в эту работу.

Благодарность

Эта работа была поддержана Фондом городского совета по образованию Пекина (№КМ201110028009).

(PDF) Определение зирама в образцах овощей с помощью прямоугольной вольтамперометрии

и n – число перенесенных электронов), значение 1.89 для m может быть рассчитано из наклона кривой

E

p

–pH участок. Таким образом, можно сделать вывод, что в электродной реакции участвуют два иона водорода. График зависимости

log i

p

от log v для пика в буферах B – R с pH 1,89–11,98 был линейным с наклоном 0.57, что близко к

теоретическому значению 0,59, ожидаемому для идеальной реакции растворенных частиц [7], поэтому процесс восстановления цирама на

HMDE контролировался в основном за счет диффузии.

Вольтамперометрия с линейным сканированием (LSV) часто используется для исследования поведения электрохимических систем. В этом исследовании,

было исследовано изменение максимального тока LSV зирама в зависимости от квадратного корня из скорости сканирования (рис. 3). Можно наблюдать линейную тенденцию

, которая предполагает, что процесс контролируется диффузией при высоких скоростях сканирования и контролируется диффузией и адсорбцией

при низких скоростях сканирования.

Мы полагаем, что процесс восстановления зирама с участием двух электронов и двух протонов вызовет добавление

двух протонов к тиогруппам. Кроме того, геометрическая структура зирама будет изменена, когда произойдет восстановительный процесс

. Обе группы дисульфида углерода будут удалены друг от друга и потеряют способность хелатировать

с ионом Zn

2+

. В результате ион Zn

2+

будет свободен от сероуглеродных групп в объеме раствора.Принцип измерения зирама

демонстрируется в виде следующего механизма:

Интерференция ионов металлов в оставшейся пробе была исследована путем добавления интерферирующих веществ

в присутствии 0,10 мгмл

À1

зирама и остальные рабочие условия такие же, как на рис. 1. Десятикратное количество

меди (II), свинца (II), железа (III), кадмия (II) и ртути (II) помешало определению цирама. Однако интерференцию ионов металла

удалось избежать путем их извлечения в ацетон.Таким образом, разработанный метод может найти применение

в реальных образцах, содержащих указанные виды.

Прямоугольный вольтамперометрический пиковый ток был измерен в оптимальных условиях для серии концентраций цирама

в диапазоне от 0,01 до 0,19 мгмл

1

, параметры калибровки (Таблица 1) показывают хорошее соответствие линейная модель

. Текущие уравнения: i

p

= 203,2C + 2,6 (где i

p

выражается в нА, а Cin мг / мл

1

).Коэффициент линейной корреляции

и предел обнаружения [8] составляют 0,998 и 0,0072 мг / мл

1

соответственно. Относительный стандарт

P. Qiu, Y.N. Ni / Chinese Chemical Letters 19 (2008) 1337–1340 1339

Рис. 3. График зависимости максимального тока от квадратного корня из скорости сканирования зирама.

Таблица 1

Параметры калибровочного графика SWV для зирама.

Параметры Значения

Линейный диапазон (мг / мл

1

) 0.01–0,19

Уравнение калибровки (i = aC + b) i = 203,2C + 2,6

Коэффициент корреляции (r) 0,998

Предел обнаружения (мг / мл

1

) 0,0072

RSD (n = 8) 3,4% (C = 0,17 мг / мл

1

)

Frontiers | Зачистное вольтамперометрическое определение свинца в прибрежных водах с помощью функционального микроигольного электрода

Введение

В последние десятилетия, с развитием мировой экономики и промышленности, большое внимание было привлечено к проблемам загрязнения морской среды.Свинец (Pb), один из ионов тяжелых металлов, очень токсичен для морских водных растений и животных и в конечном итоге вреден для человека из-за биоаккумуляции (Kazi et al., 2009; Chang et al., 2014). Сообщалось, что содержание Pb в прибрежных водах намного выше, чем в открытом океане, из-за огромного антропогенного загрязнения (Zhang et al., 2016). Поэтому определение Pb ²⁺ в прибрежных водах имеет большое значение для защиты окружающей среды и здоровья населения.Для определения ионов тяжелых металлов было разработано множество методов, включая атомно-абсорбционную спектроскопию, атомно-эмиссионную спектроскопию и масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (Manivannan and Biju, 2011; Zhu et al., 2017). Хотя эти методы обладают различными преимуществами и широко используются, неизбежными ограничениями являются необходимость в громоздких инструментах, длительной предварительной обработке и высокой стоимости (Hu et al., 2015; Zhang et al., 2016).

Как эффективный электрохимический метод определения тяжелых металлов, анодная вольтамперометрия (ASV) привлекла большое внимание благодаря своим преимуществам, таким как высокая чувствительность, быстрый отклик и простые аналитические процессы (Aragay et al., 2011b; Wang et al., 2014; Lin et al., 2016). В последние десятилетия ртутные электроды, такие как подвесной ртутный электрод, падающий ртутный электрод и ртутный пленочный электрод, широко использовались для определения тяжелых металлов методом ASV (Nedeltcheva et al., 2005; Annibaldi et al., 2015; Granado- Castro et al., 2018). Однако недостатки, связанные с серьезной токсичностью и трудностями в процессе обращения, ограничили продолжающееся широкое применение ртутных электродов (Nagai et al., 2004; Guzzi and La Porta, 2008).После внедрения пленочного электрода из висмута (Bi) (Wang et al., 2000) электрод на основе Bi был тщательно изучен и рассматривается как привлекательная альтернатива ртутному электроду из-за его аналогичных свойств в легком образовании сплавов с тяжелым металлы (Wang et al., 2000; Недельчева и др., 2005; Wang, 2005; Saturno et al., 2011). Что еще более важно, электрод на основе Bi гораздо более безопасен для окружающей среды, чем ртутный электрод.

Графен (GR) представляет собой плоскую двумерную (2D) сотовую решетку, состоящую из монослоя sp2-гибридизованных атомов углерода.Он привлек значительное внимание в качестве модификатора электродов из-за его большой удельной поверхности, выдающейся электропроводности и отличных электрохимических свойств (Brownson and Banks, 2010; Gan and Hu, 2011; Han et al., 2014; Cinti and Arduini, 2017). . Трехмерная (3D) архитектура 2D-графена представляет собой новый наноматериал на основе графена, который обеспечивает большую электроактивную площадь поверхности и лучшую возможность для загрузки функциональных материалов для создания электро- / биохимических сенсоров с превосходной чувствительностью (Baig и Салех, 2018).Трехмерный графен, который может быть получен электрохимическими методами, оказался многообещающим и выдающимся модификатором электродов и идеальной платформой для комбинации функциональных материалов для электрохимического зондирования (Dong et al., 2012; Yang et al., 2015; Baig and Saleh , 2018).

для акупунктуры (ANE), которая использовалась для медицинской терапии из Китая, теперь представляет собой новую электродную подложку для изготовления новых электрохимических сенсоров с высокой чувствительностью (Zhou et al., 2017; Han et al., 2018, 2019). В последние годы наиболее широкое распространение получил микроигольчатый электрод на основе ANE из нержавеющей стали благодаря его преимуществам в гибкости, простоте эксплуатации и низкой цене (Tang et al., 2015; Niu et al., 2018). Платформа электрохимического зондирования на основе микроигольного электрода демонстрирует гораздо лучшие характеристики в области электрохимического анализа. Tang et al. (2017) использовали уникальную форму иглы ANE для изготовления микросенсора для мониторинга оксида азота в акупунктурных точках крыс в режиме реального времени.Ли и др. (2019) использовали преимущество большой удельной поверхности ANE для приготовления медных микросфер и модифицированного полианилиновой пленкой микроигольчатого электрода, который имеет хорошие характеристики для определения нитратов. Han et al. (2019) также использовали большую удельную поверхность ANE и приготовили ANE, модифицированный пористым золотом, с отличными характеристиками для определения меди. Итак, учитывая невысокую цену, нетоксичность, большую удельную поверхность и отличные характеристики ANE, он был использован в данной работе.

Основной целью данной работы было создание нового электрода для определения Pb в прибрежных водах. На основе этого был сконструирован и функционализирован микроигольчатый электрод с восстановленным трехмерным оксидом графена (3DrGO) и нанолистами Bi в виде цветка (F-BiNS). Изготовленные таким образом ANE с функционалом 3DrGO / F-BiNS (3DrGO / F-BiNS / ANE) показали хорошие характеристики для анодного вольтамперометрического определения Pb ²⁺ . Кроме того, практическое применение нового функционального микроигольного электрода для определения Pb ²⁺ в пробах прибрежной воды было проведено с удовлетворительными результатами.

Материалы и методы

Реактивы и аппаратура

Стандартный стандартный раствор Pb ²⁺ (1000 мг L ^–1 ) был приобретен в Национальном исследовательском центре сертифицированных стандартных образцов (CRM), Пекин, Китай. Все остальные реагенты были химическими веществами аналитической чистоты и использовались без дополнительной очистки. Растворы ацетатного буфера с pH от 3,0 до 5,0 готовили из 0,1 моль уксусной кислоты ^–1 л и ацетата натрия 0,1 моль ^–1 .Повсюду использовали деионизированную воду (удельное сопротивление 18,2 МОм см), полученную с помощью лабораторной водяной системы Pall Cascada. Оксид графена (GO) предоставлен компанией Nanjing XFNANO Materials Tech Co., Ltd. (Нанкин, Китай). Иглы для акупунктуры (нержавеющая сталь, 0,25 × 60 мм) были предоставлены Suzhou Medical Appliance Factory Co., Ltd., Китай. Силиконовый каучук (NANDA № 704) был получен от Liyang Kangda Chemical Co., Ltd., Китай.

Определение морфологических характеристик и элементный анализ чистого ANE, модифицированного 3DrGO ANE (3DrGO / ANE) и 3DrGO / F-BiNS / ANE проводились с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM, микроскоп Hitachi S-4800, Япония) и энергодисперсионного рентгеновского излучения. лучевая спектроскопия (EDS, HORIBAEX-350, Япония) соответственно.Все электрохимические эксперименты проводили на электрохимической рабочей станции CHI 660E (CH Instruments, Inc., Шанхай, Китай) с использованием традиционной трехэлектродной системы. Функциональный микроигольный электрод использовался в качестве рабочего электрода, а электрод Ag / AgCl и платиновая фольга служили в качестве электрода сравнения и противоэлектрода, соответственно. Анализатор 797 VA computrace (Metrohm Ltd., Швейцария) использовался для проверки значений, полученных с помощью 3DrGO / F-BiNS / ANE. Все потенциалы измерены относительно электрода сравнения Ag / AgCl.

Подготовка 3DrGO / F-BiNS / ANE

Процесс изготовления 3DrGO / F-BiNS / ANE показан на рисунке 1. Перед модификацией голый микроигольчатый электрод (ANE) был подготовлен в соответствии с нашей предыдущей работой с небольшими изменениями (Han et al., 2019). Просто часть корпуса ANE была покрыта силиконовой резиной для герметизации, оставив кончик иглы (около 1 мм) в качестве чувствительной поверхности, а рукоятку иглы в качестве электродной проволоки. Модификация ANE с помощью 3DrGO проводилась путем циклического переключения потенциалов от 0.От 5 до -1,5 В в 0,5 мг л раствора ^-1 GO на 30 кругов с ANE в качестве рабочего электрода (Baig and Saleh, 2018). 3DrGO / F-BiNS / ANE получали электроосаждением при -0,6 В в 0,5 ммоль л раствора ^–1 Bi (NO ₃ ) ₃ в течение 60 с с 3DrGO / ANE в качестве рабочего электрода. Функциональный микроигольчатый электрод был получен после процессов очистки и сушки при комнатной температуре.

Рис. 1. Схематическое изображение процесса изготовления 3DrGO / F-BiNS / ANE и обнаружения Pb ²⁺ .

Процедуры электрохимического анализа

Если не указано иное, 0,1 моль л ^–1 ацетатный буферный раствор был принят в качестве фонового электролита для определения Pb ²⁺ . Количественное определение Pb ²⁺ было выполнено с помощью прямоугольной вольтамперометрии (SWV) от -0,65 до -0,4 В (от -0,8 до -0,3 В для определения Pb в пробах прибрежной воды) с использованием следующих параметров: потенциал накопления −0,75 В, время накопления 240 с, амплитуда 0.025 В, приращение потенциала 0,004 В, частота 25 Гц, время покоя 2 с. После одного измерения к электроду применяли процесс очистки при -0,4 В в течение 30 с при перемешивании. Для определения Pb ²⁺ в пробах прибрежной воды был принят метод стандартной добавки. Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) различных модифицированных микроигольчатых электродов проводилась в растворе 5 ммоль L ^–1 K ³ [Fe (CN) ⁶ ] (0,1 моль L ^–1 KCl) с частота от 10 ^–2 до 10 ⁵ Гц.

Стабильность, повторяемость и избирательность

Стабильность функционального микроигольного электрода оценивалась путем определения 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ в тех же 3DrGO / F-BiNS / ANE для шести измерений. Воспроизводимость была исследована путем определения 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ на шести независимо изготовленных 3DrGO / F-BiNS / ANE. Селективность оценивали по влиянию различных потенциальных посторонних ионов (K ⁺ , Na ⁺ , Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , Cr ³⁺ , NO ₃ ^– , SO ₄ ^2– , Cl ^– , Co ²⁺ , Cd ²⁺ , Cu ²⁺ ) на электрохимический отклик Pb ²⁺ на 3DrGO / F-BiNSs / ANE .Текущие ответы 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ были получены после добавления различных чужеродных частиц в ацетатный буферный раствор в оптимальных условиях.

Подготовка проб прибрежной воды

Пробы прибрежной воды были собраны в устье реки Юняо (провинция Шаньдун, Китай) в разных местах. Все пробы воды фильтровали через мембранные фильтры с размером пор 0,45 мкм и хранили в холодильнике (4 ° C) до определения. Перед определением методом стандартного добавления pH образцов доводили до 3.5 с использованием 0,4 моль л растворов уксусной кислоты ^–1 .

Результаты и обсуждение

Характеристика 3DrGO / F-BiNS / ANE

Морфология различных модифицированных микроигольчатых электродов была исследована с помощью SEM (рис. 2). СЭМ-изображение приготовленного таким образом голого ANE и его изображение с малым увеличением (вставка) были показаны на рисунке 2A. Можно видеть, что поверхность чистого ANE была очень гладкой, что обеспечивало ограниченные участки связывания для комбинации функциональных наноматериалов.Диаметр кончика иглы составлял около 5 мкм, как описано в наших предыдущих публикациях (Han et al., 2018, 2019). На рис. 2В показано СЭМ-изображение поверхности модифицированного 3DrGO ANE, на котором показана взаимосвязанная трехмерная сеть из листов rGO. Морфология соответствовала 3D-графену, синтезированному и описанному в предыдущей публикации (Cui et al., 2013). Трехмерная графеновая сеть обеспечивала большую открытую площадь поверхности и больше активных центров, которые были полезны для прямого переноса электронов и комбинации функциональных наноматериалов.После процесса электрохимического осаждения в растворе Bi (NO ₃ ) ₃ нанолисты Bi с цветочной структурой распределялись по поверхности 3DrGO (Рисунки 2C, D). Из анализа SEM можно сделать вывод, что все 3DrGO и F-BiNS могут быть модифицированы на микроигольчатом электроде методом электроосаждения. Новый функциональный микроигольчатый электрод показал хорошие характеристики для вольтамперометрического определения Pb ²⁺ , как обсуждается ниже.

Рис. 2. СЭМ-изображения голого ANE (A) , 3DrGO / ANE (B) и 3DrGO / F-BiNSs / ANE (C, D) . На вставке в (A) показано небольшое увеличение голого ANE.

Для исследования элементного состава различных модифицированных микроигольчатых электродов была проведена EDS (рис. 3). Хорошо видно, что Fe, Cr, Ni, C и Si были основными элементами ANE из нержавеющей стали. По сравнению с чистым ANE, процент содержания C явно увеличился в 3DrGO / ANE, что могло быть вызвано присутствием 3DrGO.После электрохимического осаждения F-BiNS на 3DrGO / ANE, типичные пики Bi при 2,42, 9,45 и 10,81 кэВ появились на картине EDS для 3DrGO / F-BiNS / ANE, что доказало присутствие F-BiNS. Из результатов SEM и EDS можно сделать вывод, что функциональный микроигольчатый электрод, 3DrGO / F-BiNS / ANE, был успешно изготовлен.

Рис. 3. Спектры ЭДС голого ANE, 3DrGO / ANE и 3DrGO / F-BiNS / ANE.

Циклическая вольтамперометрия (CV) и линейная вольтамперометрия (LSV) были использованы для исследования электрохимических свойств функционального микроигольчатого электрода.Циклические вольтамперограммы различных электродов были записаны от -0,4 до 0,6 В в растворе ацетатного буфера (рис. 4А). На циклических вольтамперограммах чистого ANE и 3DrGO / ANE не наблюдалось пика. Однако фоновый ток 3DrGO / ANE был намного выше, чем у чистого ANE, что доказало отличную проводимость 3DrGO. После электроосаждения F-BiNSs 3DrGO / F-BiNS / ANE демонстрировали резкий типичный пик окисления Bi при 0,08 В. Результаты LSV были аналогичны результатам CV, и почти не было разницы между ANE и 3DrGO / ANE (рис. 4B).Однако пик окисления Bi при 0,16 В появился на 3DrGO / F-BiNS / ANE. Таким образом, 3DrGO и F-BiNS могут быть модифицированы на ANE методом электроосаждения, а F-BiNS могут быть удалены, когда потенциал превышает 0,08 В.

Рис. 4. Циклическая вольтамперограмма (A) и линейная развертка вольтамперограммы (B) чистого ANE, 3DrGO / ANE и 3DrGO / F-BiNS / ANE в 0,1 моль л ^–1 ацетатный буферный раствор со скоростью развертки 50 мВ с ^–1 .

Электрохимическая импедансная спектроскопия была проведена в растворе K ₃ [Fe (CN) ₆ ] для исследования способности переносить электроны различных микро-игольчатых электродов (рис. 5). Известно, что сопротивление переносу заряда (Rct) может быть отражено диаметром полукруга графика Найквиста в высокочастотной части. Можно заметить, что диаметр полукруга 3DrGO / ANE был намного меньше диаметра полукруга ANE без покрытия, что отражало превосходную проводимость 3DrGO.Однако после модификации F-BiNS Rct стал относительно большим, чем у 3DrGO / ANE. Было очевидно, что электропроводность F-BiNS относительно слабее, чем у 3DrGO. Несмотря на относительно слабую проводимость, F-BiNS улучшили характеристики электрохимического зондирования микроигольчатого электрода для Pb ²⁺ , как обсуждается ниже, благодаря их превосходным свойствам в легком образовании сплавов с тяжелыми металлами.

Рис. 5. Графики Найквиста для чистого ANE, 3DrGO / ANE и 3DrGO / F-BiNS / ANE в 5 ммоль л.1 моль л ^–1 KCl).

Электрохимический ответ свинца на 3DrGO / F-BiNS / ANE

Электрохимические отклики Pb ²⁺ на различных микро-игольчатых электродах также были исследованы с использованием SWV (рис. 6). Без покрытия ANE и 3DrGO / ANE не имели очевидного отклика по току на 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ . Таким образом, не было очевидного улучшения определения Pb ²⁺ , когда 3DrGO был модифицирован на микроигольчатом электроде. Однако он обеспечивает большую открытую площадь поверхности и больше активных центров для комбинации наноматериалов Bi, которые могут значительно улучшить электрохимические вольтамперометрические характеристики Pb ²⁺ .Как и ожидалось, на вольтамперограмме 3DrGO / F-BiNS / ANE появился большой пик окисления при -0,54 В. Было очевидно, что 3DrGO / F-BiNS / ANE показали улучшенные характеристики для вольтамперометрического определения Pb ²⁺ из-за объединяющей способности F-BiNS с тяжелыми металлами (здесь Pb), а также трехмерной структуры и отличной проводимости 3DrGO.

Рис. 6. Прямоугольные вольтамперограммы чистого ANE, 3DrGO / ANE и 3DrGO / F-BiNS / ANE в 0,1 моль л ацетатного буфера ^–1 (pH 3.5) раствор, содержащий 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ .

Оптимизация отклика Pb на 3DrGO / F-BiNS / ANE

Было исследовано влияние значения pH ацетатного буфера для стрипп-вольтамперометрического определения Pb ²⁺ на 3DrGO / F-BiNS / ANE (рис. 7A). Пиковый ток зачистки (Ip) был получен для определения 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ при значении pH от 3,0 до 5,0. Видно, что максимум окисления Ip проявляется при pH 3.5 и уменьшается при увеличении pH с 3,5 до 5,0. Как сообщалось, снижение Ip при pH выше 3,5 можно объяснить гидролизом Pb ²⁺ (Wang et al., 2019). В результате был выбран pH 3,5, который использовался для вольтамперометрического определения Pb ²⁺ в данной работе.

Рис. 7. Влияние pH (A) , потенциала накопления (B) и времени накопления (C) на пиковый ток (Ip) 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ ( n = 3), полученные на 3DrGO / F-BiNS / ANE.

Известно, что потенциал накопления оказывает существенное влияние на вольтамперометрические характеристики ионов металлов. Влияние потенциала накопления на Ip 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ , полученное с помощью 3DrGO / F-BiNS / ANE, было исследовано при изменении потенциала от -0,55 до -0,85 В (рис. 7B). Можно видеть, что Ip непрерывно увеличивался с потенциалом от -0,55 до -0,85 В. Больше Pb ²⁺ могло быть уменьшено и накоплено на поверхности электрода за счет более отрицательных потенциалов в этом процессе, что привело к более сильному току. отклик.Хотя более отрицательный потенциал мог бы увеличить количество накопленного Pb ²⁺ и улучшить чувствительность, он также увеличил ток шума микроигольного электрода. Таким образом, в качестве потенциала накопления был выбран −0,75 В, который использовался на протяжении всей работы.

Влияние времени накопления на отклик по току также было исследовано с интервалом времени от 30 до 360 с, когда потенциал осаждения был зафиксирован на уровне -0,75 В (рисунок 7C). Можно видеть, что, хотя Ip непрерывно увеличивался со временем накопления от 30 до 360 с, тенденция к увеличению замедлялась после того, как время достигло 240 с.Итак, в данной работе за время накопления для определения Pb ²⁺ в пробах прибрежной воды принято 240 с. Кроме того, для определения Pb ²⁺ с более низкой концентрацией можно выбрать более продолжительное время накопления.

Оценка производительности 3DrGO / F-BiNS / ANE

На рисунке 8 показаны прямоугольные вольтамперограммы и соответствующая калибровочная кривая для различных концентраций Pb ²⁺ на 3DrGO / F-BiNS / ANE в оптимальных условиях.Ip был линейным с концентрацией Pb ²⁺ в диапазоне от 40 до 600 нмоль л ^–1 с уравнением линейной регрессии Ip = 299,98 C + 2,95 ( R ² = 0,990). Предел обнаружения (LOD) 3DrGO / F-BiNS / ANE для вольтамперометрического определения Pb ²⁺ был рассчитан как 12,5 нмоль л ^–1 . Следует отметить, что эффективность обнаружения можно повысить, регулируя потенциал и время накопления, как описано выше.Кроме того, сравнение функционального микроигольного электрода с другими модифицированными электродами для определения Pb ²⁺ было представлено в таблице 1. При сравнении с модифицированными электродами, разработанными ранее, недавно изготовленные 3DrGO / F-BiNS / ANE показали удовлетворительные характеристики для вольтамперометрического определения Pb ²⁺ . Кроме того, 3DrGO / F-BiNS / ANE продемонстрировали хорошую стабильность, повторяемость и селективность для вольтамперометрического определения Pb ²⁺ .Относительное стандартное отклонение (RSD) шести определений 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ при тех же 3DrGO / F-BiNS / ANE было рассчитано как 3,8%. RSD шести независимо изготовленных 3DrGO / F-BiNS / ANE для определения 1 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ составило 5,2%. Результаты оценки селективности показали, что 100-кратный K ⁺ , Na ⁺ , Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , Cr ³⁺ , NO ₃ ^– , SO ₄ ^2–, Cl ^– , 50-кратный Zn ²⁺ , 20-кратный Co ²⁺ , Cd ²⁺ и 10-кратный Cu ²⁺ не оказали очевидного влияния на вольтамперометрию. определение Pb ²⁺ (изменение тока <5%).Поэтому функциональный электрод с микроиглами может быть хорошим выбором для определения Pb ²⁺ .

Рис. 8. Вольтамперограммы прямоугольной формы, полученные на 3DrGO / F-BiNS / ANE с последовательным добавлением 0,04, 0,08, 0,12, 0,16, 0,20, 0,32, 0,60 мкмоль L ^–1 Pb ²⁺ в 0,1 моль L ^–1 ацетатный буфер (pH 3,5). На вставке показана соответствующая калибровочная кривая для Pb ²⁺ от 0,04 до 0,60 мкмоль L ^–1 ( n = 3) в 3DrGO / F-BiNS / ANE.

Таблица 1. Сравнение 3DrGO / F-BiNS / ANE с другими модифицированными электродами для определения Pb ²⁺ .

Определение Pb

Было также оценено практическое применение функционального микроигольного электрода для определения Pb ²⁺ в реальных пробах прибрежной воды. На рисунке 9 показаны типичная линейная регрессия и соответствующие прямоугольные вольтамперограммы, полученные после последовательного добавления 0, 50 и 150 нмоль L ^–1 Pb ²⁺ .Расчетная концентрация Pb ²⁺ в этом образце прибрежной воды составила 47,3 нмоль л ^–1 . Концентрации Pb ²⁺ в различных пробах прибрежной воды и соответствующие извлечения представлены в таблице 2. Для сравнения образцы прибрежной воды также были определены с помощью обычного ртутного электрода с помощью компьютерного анализатора Metrohm 797 VA (Zhao et al., 2019) . Результаты, полученные этими двумя методами, согласуются. Результаты показали, что изготовленные здесь 3DrGO / F-BiNS / ANE могут быть использованы для вольтамперометрического определения Pb ²⁺ в пробах пресной и солоноватой воды.

Рис. 9. Типичная линейная регрессия для определения Pb ²⁺ ( n = 3) в пробах прибрежной воды в 3DrGO / F-BiNS / ANE методом стандартной добавки и соответствующих прямоугольных вольтамперограмм, полученных с 0 , 50 и 150 нмоль L ^–1 Pb ²⁺ добавлено.

Таблица 2. Результаты определения Pb ²⁺ в реальных пробах прибрежной воды ( n = 3), полученные с помощью 3DrGO / F-BiNS / ANE.

Заключение

В этой работе описан новый метод определения Pb в прибрежных водах с дешевым и нетоксичным функциональным микроигольчатым электродом. Характеристики обнаружения микроигольчатого электрода были значительно улучшены с помощью 3DrGO / F-BiNS. Недавно изготовленные 3DrGO / F-BiNS / ANE показали хорошие характеристики для вольтамперометрического определения Pb ²⁺ . Проведено практическое применение функционального микроигольчатого электрода для определения Pb в пробах прибрежной воды.Кроме того, в будущем можно будет исследовать распределение Pb в прибрежных водах различных регионов с помощью функционального микроигольного электрода.

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью / дополнительный материал.

Авторские взносы

HH и DP разработали эксперименты и написали рукопись. YL, JW и CW отобрали пробы в прибрежных водах. HH проводил эксперименты и анализы.

Финансирование

Эта работа финансировалась Планом ключевых исследований и разработок города Яньтай (2018ZHGY076), Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2019YFD0

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить доктора Вэньхая Ванга за определение характеристик модифицированных электродов с помощью SEM и EDS.

Список литературы

Аннибальди, А., Иллюминаты, С., Труцци, К., Либани, Г., и Скарпони, Г. (2015). Распределение Pb, Cu и Cd в пяти эстуарных системах Марке, центральная Италия. Март Загрязнение. Бык. 96, 441–449. DOI: 10.1016 / j.marpolbul.2015.05.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Арагай, Г., Понс, Дж., И Меркочи, А. (2011a). Улучшенное электрохимическое обнаружение тяжелых металлов на нагретых электродах на основе графитовых наночастиц с трафаретной печатью. J. Mater. Chem. 21, 4326–4331. DOI: 10.1039 / c0jm03751f

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Арагай, Г., Понс, Дж., И Меркочи, А.(2011b). Последние тенденции в области инструментов и стратегий на основе макро-, микро- и наноматериалов для обнаружения тяжелых металлов. Chem. Ред. 111, 3433–3458. DOI: 10.1021 / cr100383r

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баиг, Н., Салех, Т. А. (2018). Электроды, модифицированные композитами 3D-графена: обзор методов получения, свойств и приложений для измерения. Microchim. Acta 185: 283. DOI: 10.1007 / s00604-018-2809-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чанг, Дж., Чжоу, Г., Кристенсен, Э. Р., Хайдеман, Р., и Чен, Дж. (2014). Датчики на основе графена для обнаружения тяжелых металлов в воде: обзор. Анал. Биоанал. Chem. 406, 3957–3975. DOI: 10.1007 / s00216-014-7804-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чинти, С., и Ардуини, Ф. (2017). Электрохимические (био) сенсоры на основе графена с трафаретной печатью и их приложения: усилия и критика. Biosens. Биоэлектрон. 89, 107–122. DOI: 10.1016 / j.bios.2016.07.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цуй, М., Сюй, Б., Ху, К., Шао, Х. Б. и Цюй, Л. (2013). Прямая электрохимия и электрокатализ глюкозооксидазы на трехмерном взаимопроникающем электроде, модифицированном пористым графеном. Электрохим. Acta 98, 48–53. DOI: 10.1016 / j.electacta.2013.03.040

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дун, X., Цао, Ю., Ван, Дж., Чан-Парк, М. Б., Ван, Л., Хуанг В. и др. (2012). Гибридная структура наностержней оксида цинка и трехмерной пены графена для суперконденсаторов и электрохимических датчиков. RSC Adv. 2, 4364. DOI: 10.1039 / c2ra01295b

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ган, Т., и Ху, С. (2011). Электрохимические сенсоры на основе графеновых материалов. Microchim. Acta 175, 1–19. DOI: 10.1007 / s00604-011-0639-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, Ф., Гао, Н., Нишитани, А., и Танака, Х. (2016). Стержневой гидроксиапатит и нанокомпозит нафион в качестве электрохимической матрицы для одновременного и чувствительного обнаружения Hg ^{2 +} , Cu ^{2 +} , Pb ^{2 +} и Cd ^{2 +} . J. Electroanal. Chem. 775, 212–218. DOI: 10.1016 / j.jelechem.2016.05.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гранадо-Кастро, М. Д., Касануэва-Маренко, М. Дж., Галиндо-Рианьо, М. Д., Эль Май, Х. и Диас-де-Альба, М.(2018). Процесс разделения и концентрирования для определения металлов с использованием жидкой мембраны: тематическое исследование для образования железа в морской воде. Mar. Chem. 198, 56–63. DOI: 10.1016 / j.marchem.2017.11.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хан, Х., Ли, Й., Пан, Д., Ван, К., Пан, Ф., и Дин, X. (2019). Новый игольчатый электрод из нержавеющей стали на основе пористых золотых наноматериалов для определения меди в морской воде. Анал. Методы 11, 1976–1983.DOI: 10.1039 / c9ay00222g

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хань Х., Пань Д., Ву X., Чжан К. и Чжан Х. (2014). Синтез композитов графен / метиленовый синий / наночастицы золота на основе одновременного восстановления в зеленой зоне, роста in situ и самокатализа. J. Mater. Sci. 49, 4796–4806. DOI: 10.1007 / s10853-014-8179-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хань, Х., Тао, В., Ху, X., Дин, X., Пан, Д., Ван, К., и др. (2018).Игольчатый электрод для анализа состава меди в морской воде. Электрохим. Acta 289, 474–482. DOI: 10.1016 / j.electacta.2018.08.097

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ху, X., Пан, Д., Лин, М., Хан, Х., и Ли, Ф. (2015). Одностадийное электрохимическое осаждение нанокомпозитов восстановленный оксид графена-висмут для определения свинца. ECS Electrochem. Lett. 4, h53 – h55. DOI: 10.1149 / 2.0021509eel

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кази, Т.Г., Джамали, М. К., Арейн, М. Б., Африди, Х. И., Джалбани, Н., Сарфраз, Р. А. и др. (2009). Оценка процедуры ультразвукового кислотного разложения для определения общего содержания тяжелых металлов в экологических и биологических образцах. J. Hazard. Матер. 161, 1391–1398. DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2008.04.103

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Ю., Хан, Х., Пан, Д., и Чжан, П. (2019). Изготовление микроигольчатого сенсора на основе медных микросфер и полианилиновой пленки для определения нитратов в прибрежных речных водах. J. Electrochem. Soc. 166, B1038 – B1043. DOI: 10.1149 / 2.1281912jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линь, М., Пань, Д., Чжу, Ю., Ху, X., Хань, Х., и Ван, К. (2016). Электрод на основе двойного наноматериала для вольтамперометрического удаления следов Fe (II) в прибрежных водах. Таланта 154, 127–133. DOI: 10.1016 / j.talanta.2016.03.060

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маниваннан, Д., Биджу, В. М. (2011).Определение токсичных тяжелых металлов в морской воде методом FAAS после концентрирования с новой хелатирующей смолой. Water Sci. Technol. 64, 803–808. DOI: 10.2166 / wst.2011.501

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нагай, Т., Имаи, А., Мацусигэ, К., Ёкои, К., и Фукусима, Т. (2004). Вольтамперометрическое определение растворенного железа и его вид в пресной воде. Лимнология 5, 87–94. DOI: 10.1007 / s10201-004-0121-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Недельчева Т., Атанасова, М., Димитров, Дж., Станиславова, Л. (2005). Определение содержания подвижных форм Zn, Cd, Pb и Cu в почвенных вытяжках методом комбинированной инверсионной вольтамперометрии. Анал. Чим. Acta 528, 143–146. DOI: 10.1016 / j.aca.2004.10.036

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Niu, X., Wen, Z., Li, X., Zhao, W., Li, X., Huang, Y., et al. (2018). Изготовление игольчатого электрода для иглоукалывания, модифицированного графеном и наночастицами золота, и его применение в анализе рутина. Sens. Приводы B Chem. 255, 471–477. DOI: 10.1016 / j.snb.2017.07.085

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сатурно, Дж., Валера, Д., Карреро, Х., Фернандес, Л. (2011). Электроаналитическое обнаружение Pb, Cd и следов Cr на микро / наноструктурированных пленочных электродах висмута. Sens. Приводы B Chem. 159, 92–96. DOI: 10.1016 / j.snb.2011.06.055

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тан, Л., Ду, Д., Ян, Ф., Лян, З., Ning, Y., Wang, H., et al. (2015). Изготовление иглы для иглоукалывания, модифицированной графеном, и ее применение для обнаружения нейротрансмиттеров. Sci. Отчет 5: 11627. DOI: 10.1038 / srep11627

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Tang, L., Li, Y., Xie, H., Shu, Q., Yang, F., Liu, Y.-L., et al. (2017). Чувствительный игольчатый микросенсор для акупунктуры для мониторинга оксида азота в акупунктурных точках крыс в режиме реального времени. Sci. Отчет 7: 6446. DOI: 10.1038 / s41598-017-06657-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тируппати, А.Р., Сидхуредди, Б., Киллер, В., и Чен, А. (2017). Простой однореакторный синтез фторированного оксида графена для электрохимического зондирования ионов тяжелых металлов. Электрохим. Commun. 76, 42–46. DOI: 10.1016 / j.elecom.2017.01.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Веди К., Селванатан Г., Арумугам П. и Манисанкар П. (2008). Электрохимические сенсоры тяжелых металлов с использованием новых электродов из стеклоуглерода, модифицированного полимером. Ionics 15, 377–383.DOI: 10.1007 / s11581-008-0277-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Дж. (2005). Зачистка висмутовых электродов: обзор. Электроанализ 17, 1341–1346. DOI: 10.1002 / elan.200403270

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Дж., Лу Дж., Хосевар С. Б. и Фариас П. А. М. (2000). Угольные электроды с висмутовым покрытием для анодной вольтамперометрии. Анал. Chem. 72, 3218–3222. DOI: 10.1021 / ac000108x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Р., Цзи, В., Хуанг, Л., Го, Л., и Ван, X. (2019). Электрохимическое определение свинца (II) в окружающей среде с использованием ковалентного органического каркаса, модифицированного сульфидрилом, методом прямоугольной анодной вольтамперометрии (SWASV). Анал. Lett. 52, 1757–1770. DOI: 10.1080 / 00032719.2019.1568448

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван З., Лю Э. и Чжао X. (2011). Стеклоуглеродный электрод, модифицированный проводящим полианилиновым покрытием, для определения следов свинца и ионов кадмия в ацетатном буферном растворе. Тонкие твердые пленки 519, 5285–5289. DOI: 10.1016 / j.tsf.2011.01.176

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, З., Ван, Х., Чжан, З., и Лю, Г. (2014). Электрохимическое определение свинца и кадмия в рисе одноразовым композитным электродом висмут / электрохимически восстановленный графен / ионная жидкость, модифицированным методом трафаретной печати. Sens. Приводы B Chem. 199, 7–14. DOI: 10.1016 / j.snb.2014.03.092

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, З.М., Го, Х. В., Лю, Э., Ян, Г. К., и Кхун, Н. В. (2010). Электроды из висмута / полианилина / стеклоуглерода, приготовленные по различным протоколам для вольтамперометрического определения следов Cd и Pb в растворах, содержащих поверхностно-активные вещества. Электроанализ 22, 209–215. DOI: 10.1002 / elan.2001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, Ю., Кан, М., Фанг, С., Ван, М., Хе, Л., Чжао, Дж. И др. (2015). Электрохимический биосенсор на основе трехмерного восстановленного оксида графена и нанокомпозита полианилина для селективного обнаружения ионов ртути. Sens. Приводы B Chem. 214, 63–69. DOI: 10.1016 / j.snb.2015.02.127

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, X., Zhang, Y., Ding, D., Zhao, J., Liu, J., Yang, W., et al. (2016). Определение Pb ^{2 +} и Cd ^{2 +} на месте в морской воде методом двойной стриппинг-вольтамперометрии с рабочими электродами, модифицированными висмутом. Microchem. J. 126, 280–286. DOI: 10.1016 / j.microc.2015.12.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, Ю., Чжан, Дж., Лю, Ю., Хуанг, Х., и Кан, З. (2012). Высокоупорядоченные трехмерные макропористые углеродные сферы для определения ионов тяжелых металлов. Mater. Res. Бык. 47, 1034–1039. DOI: 10.1016 / j.materresbull.2011.12.051

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжао, Г., Лян, Р., Ван, Ф., Дин, Дж., И Цинь, В. (2019). Полностью твердотельный потенциометрический микроэлектрод для обнаружения меди в поровых водах прибрежных отложений. Sens. Приводы B Chem. 279, 369–373. DOI: 10.1016 / j.snb.2018.09.125

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhou, J.-X., Tang, L.-N., Yang, F., Liang, F.-X., Wang, H., Li, Y.-T., et al. (2017). MoS _{2 Микроигла} / Pt, функционализированная нанокомпозитом, для мониторинга высвобождения перекиси водорода из живых клеток в реальном времени. Аналитик 142, 4322–4329. DOI: 10.1039 / c7an01446e

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжу, X., Чжан, Р., Лю С., Ву Ю., Цзян З. и Чжан Дж. (2017). Сезонное распределение растворенного железа в поверхностных водах залива Сангоу, типичного района аквакультуры в Китае. Mar. Chem. 189, 1–9. DOI: 10.1016 / j.marchem.2016.12.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Чувствительное вольтамперометрическое определение митоксантрона с использованием стеклоуглеродных электродов, модифицированных CS-дисперсным графеном

Прямоугольная вольтамперометрия

Введение

Среди множества электрохимических методов, доступных в программном обеспечении Gamry Instruments ’Framework ™, есть прямоугольная вольтамперометрия , разновидность импульсной вольтамперометрии. В этом руководстве по применению описывается, что такое прямоугольная вольтамперометрия, и используемые параметры.

Теория, лежащая в основе прямоугольной вольтамперометрии

Начнем с ступенчатой ​​серии напряжений, приложенных к образцу.К форме волны лестничной клетки добавлена ​​прямоугольная волна, так что, поскольку напряжение внезапно скачкообразно увеличивается с каждым шагом, прямоугольная волна совпадает со скачком. В середине шага прямоугольная волна меняет полярность. Эта повторяющаяся последовательность «лестница плюс прямоугольная волна» создает характеристическую последовательность напряжения, приложенного к образцу, как показано на рис. 1.

Ток в ячейке измеряется во времени между счетным и рабочим электродами. Напряжение ячейки измеряется между рабочим электродом и электродом сравнения.

Фиг.1 . Схема изменения напряжения во времени в прямоугольной вольтамперометрии.

Время, τ , для одного прямоугольного цикла и шага

Как прямоугольный цикл, так и длина одного шага в ряду напряжения занимают время τ . Частота, обратная длине цикла, равна 1/ τ .

Скорость сканирования

Скорость сканирования для такого эксперимента обратно пропорциональна времени на шаг, τ :

Во время сканирования ток записывается в конце прямого импульса и в конец обратного импульса, то есть выборка производится дважды за цикл.Дождитесь окончания импульса для измерения тока, чтобы избежать включения зарядного тока.

Частота f, используемая в экспериментах по прямоугольной вольтамперометрии, обычно составляет от 1 до 125 Гц. Такое высокое значение f означает, что прямоугольная вольтамперометрия обычно намного быстрее, чем другие импульсные эксперименты.

Экспериментальная установка

Ниже приведен пример окна экспериментальной установки * из программного обеспечения Gamry Instruments ’Framework ™:

Рис. 2. Окно экспериментальной установки для прямоугольной вольтамперометрии в программном обеспечении Gamry Instruments’ Framework.
Режим выборки (обведен красным) имеет три варианта выбора, включая Поверхностный режим .

Поверхностный режим

При цифровом сканировании стандартным соглашением является получение одной точки данных в самом конце каждого шага. Gamry Instruments называет этот метод Fast mode. Такой метод отбора проб исключает любые емкостные токи или реакции на поверхности. Ток, вызванный любой емкостной зарядкой или фарадеевским током, ограниченным поверхностью, затухает в начальной части ступени и не влияет на измеряемый ток.

Второй метод сбора данных – Noise Reject , среднее значение за последние 20% каждого шага. По сравнению с быстрым режимом, это улучшает отношение сигнал / шум, сохраняя при этом улавливание тока в основном от рассеивающих частиц.

В режиме Surface Gamry Instruments позволяет использовать уникальный метод отбора проб для устранения различий между лестницей и истинным пандусом. В режиме Surface данные выбираются на протяжении всего шага, а затем усредняются.Это позволяет уловить как емкостные эффекты, так и любые фарадеевские эффекты, ограниченные поверхностью. (См. Наши указания по применению «Измерение поверхностных токов с помощью цифровой лестничной вольтамперометрии».) Ни один другой производитель потенциостатов не поддерживает режим Surface .

Для прямоугольных вольтамперометрических измерений с участием поверхностных реакций мы рекомендуем использовать режим Поверхность во время сканирования.

Построение графика

Программа вычитает два измерения тока и строит график этой разницы ( I _diff ) в зависимости от приложенного лестничного потенциала (V _step ).В результате этот метод дает пики, вызванные фарадеевскими процессами. Высота пика напрямую связана с концентрацией раствора этого вещества.

Кадмий в водном буфере

Мы приводим пример следа Cd ⁺² (6 частей на миллион), растворенного в водном растворе ацетатного буфера. Мы провели эксперимент по прямоугольной вольтамперометрии при τ = 0,1 с (т. Е. Частота = 10 Гц) на потенциостате Gamry Instruments. Для эксперимента потребовалось всего 6 штук.1 с (61 балл по 0,1 с каждая). Данные представлены как I _diff (разница между прямым и обратным токами) по сравнению с V _step на рис. 3.

рис. 3 . Прямоугольная вольтамперометрия при τ = 0,1 с для 6 ppm Cd ⁺² в водно-ацетатном буфере.

Если бы мы изменили концентрацию Cd ⁺² , высота пика была бы пропорциональна [Cd ⁺² ]. Добавление еще одного иона в раствор (например,g., Pb ⁺² ) добавит второй пик на другом шаге V _.

Количественные измерения следов меди

В этом примере различные концентрации ионов меди в диапазоне миллионных долей, растворенных в подкисленном водном растворе, сканировались с помощью прямоугольной вольтамперометрии вместе с бланком. Эта серия экспериментов (см. Таблицу 1) показывает, как концентрация следовых количеств меди напрямую связана с высотой пика.

Рис. 4. Различные концентрации подкисленных ионов меди в растворе, зарегистрированные с помощью прямоугольной вольтамперометрии. Серый – пустое место.

Таблица 1 . Концентрации меди и соответствующие им высоты пиков по данным прямоугольной вольтамперометрии. R ² = 0,9755.

Сравнение трех режимов сбора данных

Чтобы показать дополнительную чувствительность в режиме Surface , эксклюзивном для потенциостатов Gamry Instruments, на рисунке 5 представлен набор сканов с вычитанием фона с использованием биосенсора, записанного во всех трех режимах: Fast, Noise Reject и Surface .

Больше новостей