Development and applications of novel types of bismuth based electrodes

Ing. Lucie Baldrianová

Doctoral thesis

Abstract:

The thesis presented herein surveys bismuth-based electrodes as a relatively new type of non-mercury sensors for the determination of heavy metal ions by means of anodic stripping voltammetry. The common underlying theme of this thesis is that of bismuth film plated in situ on the different types of electrode substrates, including both macro- and microelectrodes. The experimental part starts with a systematic optimization of the plating process and the bismuth-to-metal analyte ratio that has proved itself a crucial factor in trace analysis with bismuth film electrodes. Such optimization was mainly investigated for carbon paste electrodes and, subsequently, the results obtained were compared with results using a gold disc electrode substrate.In situ plated bismuth films were further tested in combination with microelectrodes substrates, comprising both carbon and gold microdiscs. The next step was the combination of microelectrode advantages with those of carbon paste electrodes as achieved by the manufacturing of a new type disposable bismuth film carbon paste mini-electrode. Finally, the preliminary results on the application of bismuth electrodes in the determination of selected biologically important compound (cysteine) are presented with bismuth-based sensors proving again their usefulness in electroanalysis with non-mercury electrodes.

Abstract:

Tato disertační práce se věnuje problematice elektrod na bázi bismutu ke stanovení těžkých kovů metodou anodické rozpouštěcí voltametrie. Základním tématem celé disertační práce je depozice bismutového filmu in situ s využitím růných typů elektrodových substrátů, včetně makro- a mikroelektrod. Studie začíná optimalizací pokovovacího procesu, spojeného především s optimalizací poměru obsahu bismutu ku koncentraci analyzovaného vzorku kovu, který je kritickým faktorem ve stopové analýze s bismutovými filmovými elektrodami. Bismutový film deponovaný in situ byl také testován na mikroelektrodových substrátech, a to jak uhlíkových tak i zlatých. Dalším krokem bylo spojení výhod uhlíkových pastových elektrod s výhodami mikroelektrod, jež vyústilo ve vznik nového typu detekčních čidel ? uhlíkových pastových mini-elektrod. Poslední kapitola popisuje možnost aplikace elektrod na bázi bismutu ke stanovení vybraných biologicky důležitých látek (cystein)a znova dokazuje přínos těchto čidel při elektroanalýze s nertuťovými senzory.

Keywords

Bismutové elektrody, uhlíková pastová elektroda, uhlíková pastová elektroda s bismutovým prachem, zlatá elektroda, uhlíková mikroelektroda, zlatá mikroelektroda, uhlíková pastová mini-elektroda, in situ modifikace, olovo, kadmium, cystein, rozpouštěcí voltametrie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 10. 2009

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 6. 11. 2009
• Supervisor: prof. Ing. Ivan Švancara, Dr.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Doctoral programme / field:
Analytical Chemistry / Analytical Chemistry