Nanokompozitní modifikace bizmutových filmových elektrod

Bc. Katerina Hemzalova

Master's thesis

Nanocomposite-modified bismuth film electrodes

Abstract:

Tato práce popisuje výrobu modifikované tužkové elektrody (PeGE) pomocí BiF/ZnO nanokompozitu. Vývoj tohoto sensozu se skládala ze dvou kroků: prvním krokem byla optimalizace podmínek pro vytvoření bizmutové vrstvy na PeGE, následována syntézou koloidních nanočástic ZnO pomocí sol-gel metody. Hlavním cílem této prá-ce bylo získat komplexní porozumění interakcím mezi bizmutovým filmem (BiF) a nanočásticemi ZnO na základě jejich různých velikostí a nábojů, studovaných nejen pomocí elektrochemických metod, jako je diferenční pulzní anodická rozpouštěcí voltametrie (DPASV), ale i optických technik zahrnujících dynamický rozptyl světla (DLS), UV/VIS spektroskopii, fluorescenční spektroskopii, vysokorozlišovací transmisní elektronová mikroskopii/skenovací transmisní elektronová spektrosko-pii (HR-TEM/STEM) a skenovací elektronová mikroskopii (SEM). Vyhlídkou této práce byla možnost využití takto modifikované PeGE pro studium interakcí biomole-kul s nanočásticemi ZnO zabudovanými do nanokompozitu. Výsledky přinesly opti-mální podmínky pro in situ tvorbu BiF. Byly pozorovány elektrochemické i optické rozdíly mezi syntetizovanými nanočásticemi ZnO. Navíc, předběžné experimenty naznačují možnou interakci mezi vytvořeným nanokompozitem a inzulínem, ale k potvrzení této domněnky je třeba dalšího výzkumu.

Abstract:

The present study describes the fabrication of a modified pencil-lead electrode (PeGE) using a BiF/ZnO nanocomposite. The development of the nanocomposite in-volved two steps: firstly, optimizing the conditions for the creation of the bismuth layer, and secondly, synthesizing colloidal ZnO nanoparticles through the sol-gel me-thod. The main aim of this thesis was to gain a comprehensive understanding of the interaction among bismuth film (BiF) and ZnO NPs based on variation in size and charge of the ZnO NPs, using differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV) as an electrochemical technique and an optical characterization methods such as dynamic light scattering (DLS), UV/VIS spectroscopy, fluorescence spectros-copy, high-resolution transmission microscopy/scanning transmission microscopy (HR-TEM/STEM) and scanning electron microscopy (SEM). As a prospect in this stu-dy was the speculation of the utilization of the fabricated BiF/ZnO nanocomposite on PeGE to investigate interactions between biomacromolecules and ZnO NPs embed-ded in the nanocomposite. The results demonstrated the optimal conditions for the in situ preparation of BiF on PeGE. Electrochemical and optical differences in the be-havior were observed between the synthesized NPs. Additionally, preliminary expe-riments suggested a potential interaction among the fabricated nanocomposite and insulin, although further study is required to confirm this observation.

Keywords

Elektrochemie, bizmut, pentelková grafitová elektroda (PeGE), ZnO nanočástice, anodická rozpouštěcí voltametrie, bizmutová filmová elektroda (BiFE)

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 29. 6. 2023
• Supervisor: prof. RNDr. Libuše Trnková, CSc.
• Reader: Mgr. Karel Lacina, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Biophysical Chemistry