Διερεύνηση της ηλεκτροχημικής συμπεριφοράς νανοδομημένων ηλεκτροδίων που περιέχουν TiO2 στην ανίχνευση του Hg

Abstract

H παρούσα μελέτη στοχεύει στην ανάπτυξη ενός κατάλληλου ηλεκτροδίου εργασίας για την ανίχνευση ιχνών υδραργύρου (Hg2+) και στην εξεύρεση ενός τρόπου σταθεροποίησης νανοσωματιδίων χρυσού (Αu NPs) στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου αυτού. Χρησιμοποιήθηκε υαλώδης άνθρακας σαν υπόστρωμα για τη χημική απόθεση από ατμό στρώματος TiO2. Διερευνήθηκε, λοιπόν, η καταλληλότητα της επίστρωσης TiO2 ως μέσου σταθεροποίησης των νανοσωματιδίων χρυσού καθώς και ως υλικού για την ανίχνευση του Hg2+ μέσω ηλεκτροχημικών διεργασιών. Νανοσωματίδια χρυσού αποτέθηκαν με τη βοήθεια ηλεκτροχημικών μεθόδων, όπως η κυκλική βολταμετρία και η χρονοαμπερομετρία, στα ηλεκτρόδια υαλώδους άνθρακα με την επίστρωση TiO2. Τα τελικά ηλεκτρόδια ενεργοποιήθηκαν σε διάλυμα H2SO4. Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM), η μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM) καθώς και η ανάλυση με περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) χρησιμοποιήθηκαν για το χαρακτηρισμό των δειγμάτων που προέκυψαν μετά την απόθεση του στρώματος TiO2 στο υπόστρωμα υαλώδους άνθρακα όπως και αυτών που προέκυψαν μετά την ηλεκτραπόθεση των νανοσωματιδίων χρυσού. Για την ανίχνευση του Hg2+, διεξήχθη Ανοδική Αναδιαλυτική Βολταμετρία Τετραγωνικού Κύματος (SWASV) και χρησιμοποιήθηκαν τα AuNPs/TiO2 τροποποιημένα ηλεκτρόδια υαλώδους άνθρακα. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι το TiO2 δεν αποτελεί υλικό κατάλληλο για την ανίχνευση του Hg2+ μέσω της τεχνικής αυτής.

The objective of this study is to fabricate a working electrode for the detection of mercury (Hg2+) and find a way to stabilize the gold nanoparticles (Αu NPs) on the surface of the electrode. Glassy carbon was selected as the substrate and TiO2 was the coating deposited on the glassy carbon substrate by chemical vapor deposition. Investigation was thus held, to find out whether the TiO2 coating is the appropriate stabilizing agent for the gold nanoparticles and a reliable electrode material for the detection of Hg2+ through electrochemical methods. Gold nanoparticles were electrodeposited on the TiO2 coated glassy carbon substrates by cyclic voltammetry and chronoamperometry and then activated in H2SO4. Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and X-ray Diffraction (XRD), were used not only for the characterization of the TiO2 coated GC disks but also for the AuNPs/TiO2 modified GC electrodes. For the detection of Hg2+, Square Wave Anodic Stripping Voltammetry was carried out, by using the resulted Au NPs/ TiO2 modified glassy carbon electrodes. The outcome of this study is that TiO2 is not the appropriate coating for the Hg2+ detection through this technique.