Lee, Hyein;Kim, Young Jun;Sohn, Youngku;Rhee, Choong Kyun
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.12
no.3
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pp.323-329
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2021
This work presents a contrasting behavior of formic acid oxidation (FAO) on the Pt and Bi deposits on different Pt substrates. Using irreversible adsorption method, Bi and Pt were sequentially deposited on Pt electrodes of nanoparticle (Pt NP) and disk (Pt disk). The deposited layers of Bi and Pt on the Pt substrates were characterized with X-ray photoelectron spectroscopy, transmission microscopy and scanning tunneling microscopy. The electrochemical behaviors and FAO enhancements of Pt NP and Pt disk with deposited Bi only (i.e., Bi/Pt NP and Bi/Pt disk), were similar to each other. However, additional deposition of Pt on Bi/Pt NP and Bi/Pt disk (i.e., Pt/Bi/Pt NP and Pt/Bi/Pt disk) changed the electrochemical behavior and FAO activity in different ways depending on the shapes of the Pt substrates. With Pt/Bi/Pt NP, the hydrogen adsorption was suppressed and the surface oxidation of Pt was enhanced; while with Pt/Bi/Pt disk, the opposite behavior was observed. This difference was interpreted as a stronger interaction between the deposited Bi and Pt on Pt NP than that on Pt disk. The FAO performance on Pt/Bi/Pt NP is much better than that on Pt/Bi/Pt disk, most likely due to the difference in the interaction between the deposited Pt and Bi depending on the shapes of Pt substrates. In designing FAO electrochemical catalysts using Pt and Bi, the shape of a Pt substrate was concluded to be critically considered.
A novel and convenient electrochemical method has been developed for sensitive determination of melamine (MEL) using ascorbic acid (AA) as the recognition element. The working electrode employed in this method was modified with the nanocomposite of hydroxyapatite/carbon nanotubes to enhance the current signal of recognition element. The interaction between MEL and AA was investigated by fourier transform infrared spectroscopy and cyclic voltammetry, and the experimental results indicated that hydrogen bonding was formed between MEL and AA. Because of the existing hydrogen bonding and electrostatic interaction, the anodic peak current of AA was decreased obviously while the non-electroactive MEL added in. It illustrated that the MEL acted as an inhibitor to the oxidation of AA and the decreasing signals can be used to detect MEL. Under the optimal conditions, the decrease in anodic peak current of AA was proportional to the MEL concentrations ranging from 10 to 350 nM, with a detection limit of 1.5 nM. Finally this newly-proposed method was successfully employed to detect MEL in infant formula and milk, and good recovery was achieved.
A series of quaternary ammonium-based ionic liquids (ILs) containing an alkyl carbonate group on the cation was first prepared and their physical and electrochemical properties including density, viscosity, thermal stability, electrochemical stability, and ionic conductivity were reported. These ILs exhibited wide electrochemical windows of at least 5.0 V and relatively high conductivities. In contrast to dialkyl-substituted ionic liquids, the ILs with an alkyl carbonate group on the cation showed much smaller drop in conductivities when mixed with a lithium salt, due to the interaction of lithium ions with carbonate groups. Upon interaction with a Li salt, the carbonyl stretching frequency of the carbonate group shifted to a lower frequency whereas the peak associated with C-O single bond moved to a higher frequency.
The phase-shift method and correlation constants, which are unique electrochemical impedance spectroscopy techniques for studying the linear relationship between the phase shift ($90^{\circ}{\geq}-{\varphi}{\geq}0^{\circ}$) vs. potential (E) behavior for the optimum intermediate frequency ($f_o$) and the fractional surface coverage ($0{\leq}{\theta}{\leq}1$) vs. E behavior, are proposed and verified to determine the Frumkin, Langmuir, and Temkin adsorption isotherms and the related electrode kinetic and thermodynamic parameters. At Ni/0.5 M $H_2SO_4$ and 0.1M LiOH aqueous solution interfaces, the Frumkin and Temkin adsorption isotherms (${\theta}$ vs. E) of H for the cathodic hydrogen ($H_2$) evolution, interaction parameters (g), equilibrium constants (K), standard Gibbs energies (${\Delta}G^0_{\theta}$) of H adsorption, and rates of change (r) of ${\Delta}G^0_{\theta}$ with ${\theta}$ have been determined using the phase-shift method and correlation constants. A lateral repulsive interaction (g>0) between the adsorbed H species appears. The value of K in the alkaline aqueous solution is much greater than that in the acidic aqueous solution.
The adsorption of N-[(E)-Pyridin-2-ylmethylidene] aniline, a Schiff base, on to mild steel surface in 1M HCl and 0.5 M H2SO4 solutions and the consequent corrosion protection were studied employing weight loss method, electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization measurements. DFT calculations were performed to investigate its interaction with the metal surface at the atomic level to understand its inhibition mechanism. The adsorption process is well described by the Langmuir isotherm. The thermodynamic parameters indicated that the adsorption is spontaneous and the interaction of the inhibitor at the mild steel surface is mainly through physisorption. The Ra values obtained in AFM studies for the uninhibited and inhibited sample in HCl media respectively are 0.756 and 0.559 ㎛, and that in H2SO4 media are 0.411 and 0.406 ㎛. The lesser roughness values of the inhibited sample shows the adsorption of the molecules onto the mild surface. The inhibition efficiencies were found to improve with concentration of the inhibitor and the maximum efficiency was observed at 400ppm in all the investigation methods adopted. The inhibitor was found to exhibit a higher efficiency in HCl media (95.7%) than in H2SO4 (92.8%). The theoretical and experimental results are found to be in good agreement.
A label-free DNA detection method was developed for a simple electrochemical DNA sensor with a short assay time. Self-assembled monolayers of peptide nucleic acid were used as a probe on gold electrodes. The formation of the self-assembled monolayers on the gold electrodes was successfully checked by means of cyclic voltammetry. The target DNA, hybridized with peptide nucleic acid, can be detected by the anodic peak current of ferrocene dendrimers, which interact electrostatically with the target DNA. This anodic peak current was measured by square wave voltammetry at 0.3 V to decrease the detection limit on the order of the nanomolar concentrations. As a result, the label-free electrochemical DNA sensor can detect the target DNA in concentrations ranging from 1 nM to $1\;{\mu}M$ with a detection limit of 1 nM.
Among many kinds of bioaffinity sensors, the avidin-biotin system has been widely used in a variety of biological applications due to the specific and high affinity interaction of the system. In this work, gold nanorods with high surface area were explored as electrodes in order to amplify the signal response from the avidin-biotin interaction which can be further utilized for avidin-biotin biosensors. Electrochemical performance of electrodes modified with nanorods and functionalized with avidin in response to interactions with biotin at various concentrations using $[Fe(CN)_6]^{3-/4-}$ couple as the redox probe were investigated using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). A very low biotin concentration of less than 1 ng/mL could be detected using the electrodes modified with nanorods.
For the first time, an innovative approach using P(VDF-TrFE) as a polymer electrolyte for high efficiency, all-solid-state supercapacitors is presented. The polymer electrolyte was successfully achieved by dissolving P(VDF-TrFE) copolymers in dimethylformamide (DMF). Thermal analysis and infrared spectroscopy revealed excellent thermal stability up to $400^{\circ}C$ and copolymer's interaction with DMF. Electrochemical capacitors fabricated using P(VDF-TrFE) in DMF and ZnO NWs demonstrated high capacitive performance. Furthermore, the gel electrolyte-based supercapacitors demonstrated excellent mechanical durability up to a bend angle of $120^{\circ}$. Novel P(VDF-TrFE) electrolytes could be a promising approach for applications in flexible, fabric-based, and high-efficiency energy devices.
The influence of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) on the electrochemical behavior of bisphenol A at the carbon paste electrode (CPE) was investigated. CTAB, with a hydrophobic C-H chain, can adsorb at the CPE surface via hydrophobic interaction and then change the electrode/solution interface, and finally affects the electrochemical response of bisphenol A, confirming from the remarkable oxidation peak current enhancement. The electrode process of bisphenol A was examined, and then all the experimental parameters which affects the electrochemical response of bisphenol A, such as pH value of the supporting electrolyte, accumulation potential and time, potential scan rate and the concentration of CTAB, were examined. Finally, a sensitive and simple voltammetric method was developed for the determination of bisphenol A. Under the optimum conditions, the oxidation peak current of bisphenol A varied linearly with its concentration over the range from $2.5\;{\times}\;10^{-8}\;to\;1\;{\times}\;10^{-6}$ mol/L, and the detection limit was found to be $7.5\;{\times}\;10^{-9}$ mol/L. This method was successfully employed to determine bisphenol A in some waste plastic samples.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.17
no.6
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pp.615-621
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2004
This paper describes a new constructing method of multifunctional biosensor using many kinds of biomaterials. A metal particle and an array was fabricated by photolithographic. Biomaterials were immobilized on the metal particle. The array and the particles were mixed in a buffer solution, and were arranged by magnetic force interaction and random fluidic self-assembly. A quarter of total Ni dots were covered by the particles. The binding direction of the particles was controllable, and condition of particles was almost with Au surface on top. The particles were successfully arranged on the array. The biomaterial activities were detected by chemiluminescence and electrochemical methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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