Jiskrový výboj pro elektrochemické senzory

Bc. Petra Vargová

Diplomová práce

Spark discharge for electrochemical sensors

Anotace:

V této diplomové práci studujeme vlastnosti aplikací přechodového jiskrového výboje pro modifikaci síťotištěných uhlíkových elektrod pomocí nanočástic. Abychom lépe pochopili a charakterizovali vlastnosti obvodu a plazmatu, je jiskrové zařízení (zařízení na generaci jiskry) studované ve vztahu k různým kapacitám výboje, a to použitím časově závislých elektrických veličin jako jsou napětí a proud. Plazma generované jiskrovým výbojem je také studováno optickou emisní spektroskopií pro stanovení složení, a také rotační a vibrační teploty. Modifikované elektrody jsou poté objektem elektrochemické analýzy a jsou studovány pomocí diferenciální pulzní voltametrie pro riboflavín (vitamin B2) a pomocí amperometrie pro peroxid vodíku (H$_2$O$_2$). Pro studium povrchu modifikovaných elektrod je použita skenovací elektronová mikroskopie, která umožňuje určit velikost a povrchovou hustotu nanočástic. Na základě výše zmínených výsledků se ukazuje, že pro zvyšující se vybíjecí kapacity se účinnost oiskovaných elektrod zvyšuje, a to ale se zjevným omezením.

Abstract:

In this thesis we study properties of transient spark discharge application for the modification of screen printed carbon electrodes via nanoparticles. The sparking apparatus is studied for different discharging capacities using time-resolved electrical characteristics such as voltage and current to better understanding and characterization of circuit and plasma properties. Plasma generated by the spark discharge is also studied by the optical emission spectroscopy for determination of composition and also rotational and vibrational temperature. Modified electrodes are subject to electrochemical analysis and are studied with differential pulse voltammetry for riboflavin (vitamin B2) and with amperometry for hydrogen peroxide (H$_2$O$_2$). The surfaces of modified electrodes are studied by scanning electron microscope images for estimation of the nanoparticles sizes and their area density. Based on the above-mentioned evaluated signatures, it is shown that for increasing discharging capacity the performance of the electrodes improves, yet with clear limitation.

Keywords

jiskrový výboj, elektrochemické senzory, jiskrové stříbrem, atmosférický tlak, okolní vzduch, stříbrné nanočástice, povrchová úprava, SEM analýza, spark discharge, electrochemical sensors, silver-sparked, atmospheric pressure, ambient air, silver nanoparticles, surface treatment, SEM analysis

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 7. 6. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 29. 6. 2021
• Vedoucí: doc. Mgr. Tomáš Hoder, Ph.D.
• Oponent: doc. Mgr. Zdeněk Navrátil, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Fyzika / Fyzika plazmatu a nanotechnologií