Park, Ji-Ae;Kim, Byung-Kun;Choi, Han-Nim;Lee, Won-Yong
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제31권11호
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pp.3123-3127
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2010
A highly sensitive electrochemical detection method for dopamine (DA) has been developed by relying on a multiwalled carbon nanotube (CNT)-sol-gel titania-Nafion composite film modified glassy carbon (GC) electrode. The CNT-titania-Nafion/GC electrode exhibited excellent electrocatalytic activity towards DA. Therefore, the CNT-titania-Nafion/GC electrode showed improved voltammetric and amperometric responses for DA compared to those obtained with both titania-Nafion/GC and Nafion/GC electrodes. The CNT-titania-Nafion/GC electrode gave a linear response ($R^2$ = 0.999) for DA from $0.5\;{\mu}M$ to 0.5 mM with a detection limit (S/N = 3) of $0.1\;{\mu}M$ and a good sensitivity of 150 mA/M while other electrodes such as CNT-Nafion/GC, titania-Nafion/GC, and a bare GC gave a sensitivity of 89, 39, and 36 mA/M, respectively. Besides, the CNT-titania-Nafion/GC electrode displayed very fast response time within 2 s. The modified electrode showed good selectivity against ascorbic acid. The modified electrode showed good stability and reproducibility. The CNT-titania-Nafion/GC electrode was applied to the determination of DA in urine and serum samples.
The electrochemical oxygen demand (ECOD) is an additional sum parameter, which has not yet found the attention it deserves. It is defined as the oxygen equivalent of the charge consumed during an electrochemical oxidation of the solution. Only one company has yet developed an instrument to determine the ECOD. This instrument uses $PbO_2$-electrodes for the oxidation and has been successfully implemented in an automatic on-line monitor. A general problem of the ECOD determination is the high overpotential of electrochemical oxidations of most organic compounds at conventional electrodes. Here we present a new approach for the ECOD determination, which is based on the use of a solid composite electrodes with highly efficient electro-catalysts for the oxidation of a broad spectrum of different organic compounds. Lead dioxide as an anode material has found commercial application in processes such as the manufacture of sodium per chlorate and chromium regeneration where adsorbed hydroxyl radicals from the electro-oxidation of water are believed to serve as the oxidizing agent. The ECOD sensors based on the Au/$PbO_2$ electrode were operated at an optimized applied potential, +1.6 V vs. Ag/AgCl/sat. KCl, in 0.01 M $Na_2SO_4$ solution, and reduced the effect of interference ($Cl^-$ and $Fe^{2-}$) and an expended lifetime (more than 6 months). The ECOD sensors were installed in on-line auto-analyzers, and used to analyze real samples.
Metal-organic frameworks have recently been considered very promising modifiers in electrochemical analysis due to their unique characteristics among which tunable pore sizes, crystalline ordered structures, large surface areas and chemical tenability are worth noting. In the present research, $Cu(btec)_{0.5}DMF$ was electrodeposited on the surface of glassy carbon electrode at room temperature under cathodic potential and was initially used as the active materials for the detection of $H_2O_2$. The cyclic voltammogram of $Cu(btec)_{0.5}DMF$ modified GC electrode shows distinct redox peaks potentials at +0.002 and +0.212 V in 0.1 M phosphate buffer solution (pH 6.5) corresponding to $Cu^{(II)}/Cu^{(I)}$ in $Cu(btec)_{0.5}DMF$. Acting as the electrode materials of a non-enzymatic $H_2O_2$ biosensor, the $Cu(btec)_{0.5}DMF$ brings about a promising electrocatalytic performance. The high electrocatalytic activity of the $Cu(btec)_{0.5}DMF$ modified GC electrode is demonstrated by the amperometric response towards $H_2O_2$ reduction with a wide linear range from $5{\mu}M$ to $8000{\mu}M$, a low detection limit of $0.865{\mu}M$, good stability and high selectivity at an applied potential of -0.2 V, which was higher than some $H_2O_2$ biosensors.
Xiaohua, Jiang;Zhiwen, Lv;Wenjie, Ding;Ying, Zhang;Feng, Lin
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제13권4호
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pp.431-437
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2022
As one of the most hazardous and deadliest pathogens, Listeria monocytogenes (LM) posed various serious diseases to the human being, thus designing effective strategy for its detection is of great significance. In this work, by preparing Ti3C2Tx MXenes nanoribbon (Ti3C2TxR) as carrier and selecting thionine (Th) acted simultaneously as signal probe and functional monomer, a LM pathogen-imprinted polymers (PIP) integrated probe electrochemical sensor was design to monitor LM for the first time, that was carried out through the electropolymerization of Th on the Ti3C2TxR/GCE surface in the existence of LM. Upon eluting the templates from the LM imprinted cavities, the fabricated PIP/Ti3C2TxR/GCE sensor can rebound LM cells effectively. By recording the peak current of Th as the response signal, it can be weakened when LM cell was re-bound to the LM imprinted cavity on PIP/Ti3C2TxR/GCE, and the absolute values of peak current change increase with the increasement of LM concentrations. After optimizing three key parameters, a considerable low analytical limit (2 CFU mL-1) and wide linearity (10-108 CFU mL-1) for LM were achieved. In addition, the experiments demonstrated that the PIP/Ti3C2TxR sensor offers satisfactory selectivity, reproducibility and stability.
With the recent development of industrial technology, the problem of odor due to leakage of toxic gas discharged from industrial complexes is gradually increasing. Among them, hydrogen sulfide is a colorless representative odorous substance that can cause pain through irritation of the mucous membranes of the eyes and respiratory tract, and is a gas that can cause central nervous system paralysis and suffocation when exposed to high concentrations. Therefore, in order to improve the odor problem, research on a gas sensor capable of quickly and reliably detecting a leak of hydrogen sulfide is being actively conducted. A lot of research has been done on the existing metal oxide-based hydrogen sulfide gas sensor, but it has the disadvantage of requiring low selectivity and high temperature operating conditions. Therefore, in this study, a Pt/CNT-based electrochemical hydrogen sulfide gas sensor capable of detecting at low temperatures with high selectivity for hydrogen sulfide was developed. A working electrode capable of selectively detecting only hydrogen sulfide was fabricated by synthesizing Pt nanoparticles as a catalyst on functionalized CNT and applied to an electrochemical hydrogen sulfide gas sensor. It was confirmed that the manufactured Pt/CNT-based electrochemical hydrogen sulfide gas sensor has a current change of up to 100uA for hydrogen sulfide, and the both response time and recovery time were within 15 seconds.
pH변화를 정밀하게 측정하기 위하여 빠른 응답특성과 높은 감도를 갖는 전기화학적 전위차를 이용한 LAPS(Light-Addressable Potentiometric Sensor) 소자 및 시스템을 제작하여 그 기초 특성을 조사하였다. 먼저 pH 변화에 따른 LAPS의 정전기적 인 변화특성 및 소자의 변수를 LAPS 등가회로 모델을 이용한 모의실험을 통해 검증하고 이러한 모의 실험을 바탕으로 하여 LAPS 소자 및 시스템을 제작하였다. 제작된 LAPS 시스템은 pH 2-11 사이에서 56 mV/pH의 선형적인 감도를 보였다. 구성된 LAPS 시스템의 다양한 응용성을 도모하기 위한 시도로서 먼저, 일반적인 urea 센서가 가지는 긴 응답시간의 단점을 극복하기 위해 nitrocellulose membrane 에 urease가 고정화된 막을 LAPS에 부착하여 측정한 결과 urease 농도 $50{\mu}g/ml,500{\mu}g/ml$에 대하여 각각 0.29mV/sec, 0.816 mV/sec의 매우빠른 응답특성을 얻을 수 있었다. 또한 환경적 측면에서 중요한 우라닐 이온의 감지를 위하여 우라늄 인식 매체를 LAPS의 감지부에 부착하고 수용액 속에 녹아 있는 우라늄 이온을 측정한 결과 $10^{-11}\~10^{-4}M$의 넓은 농도 범위에서 25mV/decade 감도를 보였다
A graphene-Zn/Al layered double hydroxide composite film was simultaneously prepared by electrochemical deposition on the surface of a glassy carbon electrode (G-LDH/GCE) from the mixture solution containing GO and nitrate salts of $Zn^{2+}$ and $Al^{3+}$. The modified electrode showed good electrochemical performances toward the simultaneous electrochemical detection of hydroquinone (HQ), catechol (CA) and resorcinol (RE) due to the unique properties of graphene (G) and LDH such as large active surface area, facile electronic transport and high electrocatalytic activity. The redox characteristics of G-LDH/GCE were investigated with cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. The well-separated oxidation peak potentials, corresponding to the oxidation of HQ, CA and RE, were observed at 0.126 V, 0.228 V and 0.620 V respectively. The amperometric response of the modified electrode exhibited that HQ can be detected without interference of CA and RE. Under the optimized conditions, the oxidation peak current of HQ is linear with the concentration of HQ from 6.0 ${\mu}M$ to 325.0 ${\mu}M$ with the detection limit of 0.077 ${\mu}M$ (S/N=3). The modified electrode was successfully applied to the direct determination of HQ in a local tap water, showing reliable recovery data.
A glassy carbon electrode (GCE) modified with phytic acid (PA) and single-walled carbon nanotubes (SWNTs) were investigated by voltammetric methods in buffer solution. The PA-SWNTs/GCE-modified electrode demonstrated substantial enhancements in electrochemical sensitivity and selectivity towards dopamine (DA) in the presence of L-ascorbic acid (AA). The PA-SWNTs films promoted the electron transfer reaction of DA, while the PA film, acting as a negatively charged linker, combined with the positively charged DA to induced DA accumulation in the film at pH under 7.4. However, the PA film restrained the electrochemical response of the negatively charged AA due to the electrostatic repulsion. The anodic peak potentials of DA and AA could be separated by electrochemical techniques, and the interferences from AA were effectively eliminated in the DA determination. Linear calibration plots were obtained in the DA concentration range of 0.1-10 μM and the detection limit of the DA oxidation current was determined to be 0.06 μM at a signal-to-noise ratio of 3. The results indicated that the modified electrode is used to determine DA without interference from AA.
Kim, Byung Kun;Kim, Ji Yeon;Kim, Dong-Hwan;Choi, Han Nim;Lee, Won-Yong
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제34권4호
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pp.1065-1069
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2013
A highly sensitive electrochemical detection method for bisphenol A (BPA) has been developed by using multi-walled carbon nanotube (CNT)-doped titania-Nafion composite modified glassy carbon (GC) electrode. The CNT-titania-Nafion/GC electrode exhibited excellent electrocatalytic activity towards BPA. Therefore, the CNT-titania-Nafion/GC electrode showed improved voltammetric responses for BPA compared to that obtained with bare GC electrode. In addition, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, was added into the BPA sample solution in order to accumulate BPA through hydrophobic interaction between CTAB and BPA. The CNT-titania-Nafion/GC electrode gave a linear response ($r^2$ = 0.999) for BPA from $1.0{\times}10^{-8}$ M to $5.0{\times}10^{-6}$ M with a detection limit of $9.0{\times}10^{-10}$ M (S/N = 3). The modified electrode showed good selectivity against interfering species and also exhibited good reproducibility. The present electrochemical sensor based on the CNT-titania-Nafion/GC electrode was applied to the determination of BPA in food package samples.
Electrochemical measurement using a LSCF6428 electrode was performed to estimate the oxygen potential gradient in the electrode layer and a long time stability test was performed by applied potential to learn the overpotential effect on the LSCF6428 electrode. By fitting the observed impedance spectra, it was obtained that the amount of faradic current decreased with distance from cathode/electrolyte interface. Oxygen potential gradient was estimated to occur within 1 um region from the cathode/electrolyte interface at an oxygen partial pressure of 10-1 bar. The segregation of cation rich phases in the LSCF6428 electrode suggests that kinetic decomposition took place. However, impedance response after applying the potential showed no changes in the electrode compared with before applying potential. The obtained results suggest that segregation of a secondary phase in a LSCF6428 cathode is not related to performance degradation for solid oxide fuel cells (SOFCs).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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