Development and characterization of electrochemically modified glassy carbon electrodes for the detection of copper and zinc ions

Adéla Dobiášová

Bakalářská práce

Anotace:

This bachelor's thesis addresses the development and characterisation of glassy carbon electrodes that have been electrochemically modified using a diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) solution in 1 M potassium chloride. The modification was conducted at three specific weight concentrations: 1%, 5%, and 10%. The electrochemical modification process was executed utilising cyclic voltammetry (CV). The successful formation of the modifier film was confirmed by conducting cycling experiments in a model solution of potassium ferricyanide. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was employed to further characterise the modified electrodes' electrochemical properties. The determination of copper and zinc ions was performed in an appropriately formulated Britton-Robinson buffer with a pH of 2, 5, 8, and 11. Prior to the voltammetric analysis, the modified electrodes were immersed for one hour in solutions of copper sulphate pentahydrate and zinc sulphate heptahydrate within the BR buffer. The quantification of the metal ions was achieved through differential pulse voltammetry (DPV), and based on the results, a suitable pH was selected for the determination of metal ions. Subsequent to the electrochemical assessments, comprehensive surface analyses were conducted using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), and atomic force microscopy (AFM). The primary objective of this bachelor's thesis was to identify the optimal conditions for the electrochemical modification of glassy carbon electrodes and to facilitate the effective determination of copper and zinc ions.

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá vývojem a charakterizací elektrod ze skelného uhlíku elektrochemicky modifikovaných pomocí roztoku diallyldimethylammonium chloridu (DADMAC) v 1 M chloridu draselném o třech koncentracích 1%, 5% a 10% hmotnostních procent, přičemž elektrochemická modifikace byla provedena cyklickou voltametrií (CV). Tvorba filmu modifikátoru byla ověřena cyklování v modelovém roztoku hexakyanoželezitanu draselném. K elektrochemické charakterizaci takto upravených elektrod posloužila elektrochemická impedanční spektroskopie (EIS). Stanovení mědi a zinku bylo prováděno ve vhodném roztoku Brittonova – Robinsonova pufru o pH 2, 5, 8 a 11. Pro účely stanovení zmíněných iontů kovů byly modifikované elektrody ponořeny po dobu 1 hodiny před voltametrickými experimenty v roztocích pentahydrátu síranu měďnatého a heptahydrátu síranu zinečnatého v BR pufru. Vlastní stanovení bylo prováděno technikou diferenčně pulzní voltametrie (DPV) a na základě výsledků bylo vybráno vhodné pH pro stanovení iontů kovů. Po těchto experimentech byly provedeny analýzy povrchů prostřednictvím řádkovací elektronové mikroskopie (SEM), energiově disperzní spektrometrie (EDS) a mikroskopie atomárních sil (AFM). Cílem této bakalářské práce bylo najít nejoptimálnější podmínky pro elektrochemickou modifikaci elektrod ze skelného uhlíku a následné stanovení iontů mědi a zinku.

Klíčová slova

electrochemical modification, glassy carbon electrode, diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), copper, zinc

Keywords

elektrochemická modifikace, elektroda ze skelného uhlíku, diallyldimethylammonium chlorid, měď, zinek

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Vlastimil Novák

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Bakalářský studijní program:
Chemické a environmentální inženýrství