Voltametrijske metode zasnovane na ugljeničnim elektrodama modifikovane kompozitima na bazi višezidnih ugljeničnih nanocevi i čestica bizmuta ili antimona za određivanje odabranih ciljnih analita

Autor: Petrović Sandra
Jazyk: srbština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Druh dokumentu: Diplomová práce
Popis: Cilj ove doktorske disertacija  bio je razvoj  novih, osetljivih, selektivnih i ekonomskiisplativih  voltametrijskih  radnih  elektroda  za  praćenje  odabranih  analita  kako  ulaboratorijskim tako i pri terenskim uslovima.  Ispitivana je  mogućnost primene  ovih  radnih  elektroda  primenom  voltametrijskih  metoda  kako  u  model  rastvorima  tako  i  u  pojedinim realnim sistemima. SW-ASV  zasnovana  na  elektrodama  od  staklastog  ugljenika  površinski modifikovanim  Bi-MWCNT  i  BiOCl-MWCNT  je  primenjena  za  određivanje  jona  Pb(II)  i Cd(II)  pri  optimizovanim  uslovima  merenja.  Određivanje  ciljnih  jona  vršeno  je  pri  radnom potencijalu  od  -1,2  V  (izmeren  u  odnosu  na  zasićenu  kalomelovu  elektrodu)  i  vremenuelektrodepozicije jona  od 120 s. Sva merenja su izvršena u rastvoru acetatnog pufera čija je pH-vrednost iznosila  4,0. Primenjeni koncentracioni opseg ciljnih analita iznosio je  od 5 do 50  μg  dm -3 .  Primenom  ovog  tipa  elektrode  dobijene  su  vrednosti  granice  detekcije  za  jone Pb(II) i Cd(II) 0,57  μg dm -3 i 1,2 μg dm-3, redom. Dobijena RSD iznosila je manje od 10% za oba  jona.  Ova  metoda  je  primenjena  i  za  određivanje  ciljnih  jona  u  realnom  uzorku  porne vode  sedimenta  a  rezultati  dobijeni  optimizovanom  voltametrijskom  metodom  su  u  dobroj saglasnosti sa rezultatima koji su dobijeni primenom komparativne GFAAS metode. Bizmut oksihlorid-višezidne ugljenične nanocevi kompozitni materijal je primenjen za površinsko  modifikovanje  elektrode  od  staklastog  ugljenika  za  brzo  i  jednostavno voltametrijsko  određivanje  tragova  Zn(II)-jona  primenom  SW-ASV  metode.  BiOClMWCNT/GCE je pokazala linearan analitički odgovor u  osegu koncentracija od  2,50 do  80,0 μg  dm -3 sa dobijenom vrednošću GD 0,75 μg  dm-3 pri akumulacionom vremenu od  120 s  i potencijalu  elektrodepozicije  -1,40  V  u  odnosu  na  ZKE.  Merenja  su  vršena  u  acetatnom puferu pH 4,5. Dobijena RSD iznosila je 4,8 %. Upoređene su performanse novodizajnirane BiOCl-MWCNT/GCE elektrode  i  tradicionalne elektrode na bazi bizmut filma (BiF/GCE), MWCNT/GCE,  BiF-MWCNT/GCE  i  nemodifikovane  GC  elektrode.  Novodizajnirana elektroda je primenjena za  detekciju  i određivanje  Zn(II)-jona  u realnim  uzorcima kao što sudijetetski  suplement  i  pekarski  kvasac.  Dobijeni  rezultati  su  uporedivi  sa  deklarisanom vrednošću  u  slučaju  dijetetskog  suplementa  a  u  slučaju  pekarskog  kvasca  sa  rezultatima dobijenih komparativnom FAAS .Elektroda od ugljenične paste je površinski modifikovana pripremljenim kompozitomkoji je  izgrađen od višezidnih ugljeničnih nanocevi i čestica  Sb2O3.  Kompozitni  materijal  je okarakterisan  primenom  TEM,  EDS  i  XRD  mernih  tehnika.  Sb2O3-MWCNT/CPE  je okarakterisana primenom ciklične voltametrije a merenja su vršena u rastvoru hlorovodonične kiseline  (pH  2,0).  Primenom  SW-ASV  metode  ova  radna  elektroda  je  upotrebljena  za određivanje  jona Pb(II) i Cd(II)  u  koncentracionom opsegu 2,0-40,0  μg  dm  -3 za  Pb(II)-jon  i 2,0-40,0  μg  dm -3 za  Cd(II)-jon  pri  čemu  su  dobijene  dobre  linearne  zavisnosti  za  oba  ciljna jona.  Optimalna  procedura  uključuje  primenu  Sb2O3-MWCNT/CPE  u  0,01  mol dm -3hlorovodoničnoj kiselini uz vreme elektrodepozicije jona iz rastvora od 120  s  na  potencijaluod  -1,2  V,  pri  čemu  su  dobijene  vrednosti  za  GD  1,1  μg  dm -3 Cd(II)  i  1,6  μg  dm -3 Pb(II). Optimizovana  metoda  zasnovana  na  ovom  tipu  voltametrijskog  senzora  je  uspešno primenjena  za  određivanje  jona  Cd(II)  u  obogaćenom  uzorku  česmenske  vode,  gde  su  se dobijene vrednosti u  saglasnosti sa očekivanom. Elektroda od ugljenične paste površinski je  modifikovana primenom  Sb2O3-MWCNT nanokompozitnog  materijala  i  primenjena  za  direktno  voltametrijsko  određivanje imidakloprida  u  model  rastvorima.  U  cilju  postizanja  što  boljih  analitičkih  performansi optimizovani su eksperimentalni uslovi merenja kao što su pH-vrednost rastvora pomoćnog elektrolita  i  kondicioniranje  površine  voltametrijskog  senzora.  Kao  optimalna  pH-vrednost pomoćnog elektolita (Britton-Robinsonovog pufera) odabrana je pH 7,0, a ponavljanje ciklusa cikliranja najmanje 4 puta povoljno utiče na stabilnost  voltametrijskih signala. Optimizovana metoda primenjena je za SW direktno katodno određivanje imidakloprida u koncentracionom intervalu od 1,41 do 32,77 μg cm -3 uz dobijeni korelacioni faktor od 0,9995. Na osnovu dobijenih rezultata može se zaključiti da su razvijene analitičke metode pre svega  osetljive,  selektivne,  reproduktivne  i   jednostavne  što  omogućava  njihovu  primenu  za veliki broj uzoraka.  Merenjima u model i realnim rastvorima dokazana je mogućnost njihove primene  u   komplikovanim  matriksima,  pri  različitim  pH  vredostima  pri  čemu  su  dobijenirezultati koji su u saglasnosti sa rezultatima primenjenih komparativnih metoda. Naravno, za dobijanje  reprezentativnih  rezultata  neohodno  je  izvršiti  optimizaciju  uslova  merenja  što podrazumeva sam odabir supstrat-elektrode, odabir površinskog modifikatora i optimizaciju eksperimentalnih uslova merenja.
The  aim of this  Ph.D. thesis  was the development of new, sensitive, selective and economically  viable  voltametric  working  electrode  for  continuous  monitoring  of  different target  analytes.  The  use  of  these  advantaged  working  electrodes  was  investigated  using voltametric methods both in model solutions and in certain real systems.SW-ASV  based on glassy carbon  electrode surface modified with  Bi- MWCNT and BiOCl-MWCNT  were  applied  for  determination  of  Pb(II)  and  Cd(II)  ions.  Voltametric determination  of  Pb(II)  and  Cd(II)  ions  was  performed  at  working  potential  of  -1.2  V (measured against the saturated calomel electrode) and time of electrodeposition of 120 s. All measurements were performed in acetate buffer solution pH 4.0. Concentration range of targetanalites were  5-50 μg  dm -3. Using this type of electrode,  obtained  detection limits for  Pb(II) and Cd(II) ions  were  0.57  μg  dm -3 and 1.2  μg  dm -3, respectively, with RSD lower than 10%.This  method  was  applied  for  target  ions  determination  in  sediment  pore  water  sample,  and obtained results are comparable with those who are obtained using GFAAS method. Bismuth oxychloride-multiwalled carbon nanotubes composite material was applied for  surface  modification  of  the  glass-carbon  electrode  for  quick  and  simple  voltametric determination  of  Zn(II)  ions  using  the  SW-ASV  method.  BiOCl-MWCNT/GCE  showed  a linear  analytical  response  in  a   concentration  from  2.50  to  80.0  μg  dm -3 with  a  value  of detection limit 0.75 μg dm -3 at a acumulation time of 120 s and an electrodeposition potential of  -1.40 V vs. saturated  calomel electrode.  Measurements were carried out in acetate buffer pH 4.5. The obtained  value of the RSD  was  4.8%. The performance of the newly designed BiOCl-MWCNT/GCE  electrode,  traditional  bismuth-based  electrode  (BiF/GCE), MWCNT/GCE,  BiF-MWCNT/GCE  and  unmodified  GC  electrodes  were  compared.  The applied electrode shows very good electroanalytic properties when determining this target ion. Obtained results are in good agreement with declared value in case of dietetic suplement, and in the brewer’s yeast sample results were comparable with FAAS results. Carbon  paste  electrode  surface  modified  with  new  composite  material  based  on multiwalled carbon nanotubes and  Sb2O3  particles. The composite is characterized by TEM, EDS and  XRD measurment. Sb2O3- MWCNT/CPE was characterized by cyclic voltammetry and measurements were carried out in a  hydrochloric acid  solution  (pH 2.0). Using the SWASV  method,  this  working  electrode  was  used  to  determine  Pb(II),  Cd(II)  ions  in  the concentration range  from  2.0  to 40.0  μg dm -3 for Pb(II) and 2.0-40.0  μg dm -3 for Cd(II) ions. Newly  designed  sensor  showed  good  linear  dependences  for  both  target  ions.  The  most optimal  procedure  involving  application  of  Sb2O3-MWCNT/CPE  in   .01  mol  dm -3 hydrochloric  acid,  with  electroposition  time  of  target  ions  120  s  at  a  electrodeposition potential  of  -1.2  V.  Obtained   values  of    LOD  1,1  μg  dm -3 for  Cd(II)  and  for  1,6  μg  dm -3 Pb(II)  ions.  An  optimized  method  based  on  this  type  of  voltametric  sensor  has  been successfully  applied  for  determination  of  Cd(II)  ion  in  a  spiked  tap  water  sample.  Results obtained during this measurment were in tune with expected results. CPE  was  surface  modified  using  Sb2O3-MWCNT  nanocomposite  material  and tested  for  direct  voltametric  determination  of  imidacloprid  in  model  solutions.  In  order  to achieve the best analytical performance, experimental conditions of measurement such as the pH value of the supporting electrolyte and conditioning of the voltametric sensor surface havebeen  optimized.  As  an  optimum  pH  value  of  the  supporting  electrolyte  (Britton-Robinson buffer), a pH 7.0 was selected, and the repeating cycles of the cycling process at least 4 times favorably  influenced  the  stability  of  the  voltametric  signals.  The  optimized  method  was applied for the SW direct cathodic determination  of  imidacloprid in the concentration range from 1.41 to 32.77 μg cm -3  with obtained correlation factor of 0.9995. Based on results it can be concluded that developed analytical methods are sensitive, selective, reproducibile and simple, which can enable their application for various number of samples. Measurements in the model and real solutions have demonstrated the possibility of their  application  in  complicated  matrices,  at  different  pH,  whereby  obtained  results  are  in accordance  with  the  results  of  the  applied  comparative  methods.  For  obtainig  of representative  results  it  is  necessary  to  optimize  conditions  of  measurment  which  include: selection of substrat electrode, surface modifier and optimization of experimental condition.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: