Charakterizace materiálů na bázi grafen oxidu a iontů kovů pomocí elektrochemických metod

Bc. Katarína Holišová

Master's thesis

Electrochemical characterization of materials based on graphene oxide and metal ions

Abstract:

Táto práca sa zaoberá prípravou a hodnotením vlastností uhlíkovej tlačenej elektródy modifikovanej grafén oxidom s "iónovým otlačkom" ťažkých kovov (GO-Pb, GO-Cu). Štúdium sa sústredilo na hodnotenie vplyvu tejto modifikácie na odozvu pri diferenčnej pulznej voltametrií v prítomnosti Cu2+, Pb2+ a Cd2+. Zo získaných výsledkov elektrochemických meraní je zrejmé, že modifikácia nanomaterálmi s iónovými otlačkami má pozitívny vplyv na adsorpciu iónov ťažkých kovov. Podobné výsledky naznačilo aj matematické modelovanie zmeraných voltamogramov. Modifikácie ion-imprintovanými nanoštrukturami GO-Pb a GO-Cu naviac extrémne znížili oxidačný potenciál - voltametrické píky pre olovo možno detekovať v oblasti -60 mV (SPE GO-Pb) a -150 mV (SPE GO-Cu), zatiaľ čo bez iónových otlačkov a s nemodifikovanou elektródou tieto píky boli detekované v oblasti priblizne -670 mV. Ďalej bola stanovovaná citlivosť a detekčný limit pripravených elektród pre elektrochemickú detekciu Pb2+, kde bolo vidno že GO-Pb poskytuje síce veľký rozptyl dát, senzor s touto modifikáciou mal ale najvyššu citlivosť.

Abstract:

This work deals with the preparation and properties evaluation of printed carbon electrode modified with graphene oxide with an "ion imprint" of heavy metals (GO-Pb, GO-Cu). The study focused on the evaluation of the impact of such modification to differential pulse voltammetry response measured in presence of Cu2+, Pb2+ and Cd2+. The obtained results show that modicication with ion-imprinted nanomaterials has positive effect on the adsorption of heavy metal ions. Similar results were provided also by the performed mathematical modelling based on the obtained data. Furthermore, modifications of SPE by GO-Pb and GO-Cu extremly reduced the oxidation potential and voltammetric peaks for lead can be detected in the range -60 mV (SPE GO-Pb) and -150 mV (SPE GO-Cu) while they typically appear at about -650 mV without the ion-imprinting and with the non-modified electrode. Sensitivities and limits of detections were also determined for the modified electrodes employed for electrochemical determination of Pb2+ ions. It was found that the sensor prepared by modification of the electrode by GO-Pb exhibited large data scattering, but also the highest sensitivity.

Keywords

iónový imprint, ťažké kovy, grafén oxid, tlačená elektróda, diferenčná pulzná voltametria

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2020

Thesis defence

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Environmental Protection Engineering