3A-амино-3A-дезокси- (2AS, 3AS) -β-циклодекстрин гидрат / модифицированный дисульфидом олова угольный электрод с трафаретной печатью для электрохимической Обнаружение полихлорированных дифенилов

Введение

В последнее время большое значение имеют исследования по удалению стойких органических загрязнителей (СОЗ) из окружающей среды и защите глобальной окружающей среды [1]. Полихлорированные бифенилы (ПХБ) - это повсеместно распространенные загрязнители, которые широко распространены в окружающей среде [2] и широко применяются в различных отраслях промышленности благодаря своим превосходным химическим свойствам, физическим свойствам [3], отсутствию горючести, термической стабильности и диэлектрическим свойствам. . Кроме того, ПХД широко используются в различных отраслях промышленности в качестве изоляционных жидкостей и охлаждающих жидкостей в электрических инструментах на электростанциях и огромных зданиях [4,5,6]. С 1970-х годов производство и коммерческое использование ПХД было запрещено в некоторых странах из-за их биоаккумуляции, устойчивости в окружающей среде и высокой токсичности [1]. Однако излишки ПХБ обнаруживаются в различных продуктах, например, в теплопроводных жидкостях и конденсаторах [3]. Торговое наименование исследуемой смеси ПХБ - Aroclor, которое производится Monsanto Chemical Company в США. Кроме того, смесь Aroclor PCB содержит более 100 различных конгенеров конкретных PCB. И наоборот, частое использование ПХД может создать некоторые проблемы во всем мире в почве, водной среде, воздухе и даже в организме человека [7, 8]. Более того, стойкий характер ПХД в окружающей среде может оказывать негативное воздействие на здоровье человека и животных. Поэтому совершенствование методов обнаружения ПХД чрезвычайно важно в глобальной среде. Сегодня для обнаружения ПХД используются традиционные методы, такие как жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ЖХ / МС) и газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ / МС) [9,10,11]. Тем не менее, эти методы имеют ряд недостатков, а именно:потребность в квалифицированном персонале, дороговизну, большие временные затраты, а также сложность и сложность пробоподготовки [12, 13]. Следовательно, контроль количества ПХД требует недорогих, быстрых методов и системы анализа на месте. Электрохимические методы использовались в различных потенциальных приложениях и исследованиях окружающей среды из-за их преимуществ, таких как легкая миниатюризация, простое оснащение, хорошее количественное определение, быстрое время отклика, а также высокая селективность и чувствительность. До настоящего времени сообщалось только об ограниченном количестве статей, основанных на электрохимическом определении ПХБ [14]. Кроме того, немодифицированный электрод имеет низкую скорость переноса электронов и плохую проводимость. Следовательно, модификация с использованием наноструктурированных материалов или материалов различных типов имеет большое значение. В результате для изготовления угольного электрода с трафаретной печатью (SPCE) (β-CD / SnS ₂ / ШПНО).

Циклодекстрин (ЦД) - это общий термин для циклических олигосахаридов, которые классифицируются из пяти или более молекул глюкопиранозы. Полимеризуемый пятью мономерами ЦД не встречается в природе. Обычно природные CD классифицируются как α-CD, β-CD и γ-CD, которые состоят из шести, семи и восьми единиц глюкопиранозы. CD имеет гидрофильные характеристики во внешнем кольце и гидрофобные характеристики внутри кольца молекулы. Он имеет стереоскопическую коническую полость определенного размера и заключает в себе молекулы бензольных колец [15]. Эта особая молекулярная дырочная структура позволяет полость CD объединяться со слабополярным соединением или функциональной группой для формирования взаимодействия хозяин-гость. Затем гидрофильная внешняя стенка компакт-диска увеличивает растворимость в воде. Кроме того, β-ЦД являются наиболее часто используемыми молекулами из-за их низкой стоимости производства и умеренного размера полости [16]. В последние годы компакт-диск широко применяется в фармацевтической, пищевой и химической промышленности, а также в сельском хозяйстве и экологической инженерии. В данной работе ЦД используется в виде гидрата 3А-амино-3А-дезокси- (2AS, 3AS) -β-ЦД, и его структура показана на рис. 1.

Строение 3A-амино-3A-дезокси- (2AS, 3AS) -β-CD

Дисульфид олова (SnS ₂ ) является одним из членов дихалькогенидов металлов (ДХП) IV – VI, который является важным полупроводником n-типа с непрямой запрещенной зоной 2,2 эВ [17]. SnS ₂ является важным строительным блоком для их устойчивых электронных и оптоэлектронных приложений. SnS ₂ имеет слоистый дииодид кадмия (CdI ₂ ) кристаллическая структура, содержащая атом олова, расположенный между двумя атомами серы (S-Sn-S) с ковалентными связями, а соседние слои серы связаны друг с другом посредством притяжения Ван-дер-Ваальса [18]. SnS ₂ Материал широко используется в исследованиях благодаря их потенциальным приложениям, включая оптоэлектронику, наноэлектронику, сбор света и приложения для преобразования энергии [19]. Кроме того, максимальная теоретическая активность SnS ₂ наноматериал демонстрирует лучшую совместимость и применимость в электрохимическом сенсоре [20]. В результате SnS ₂ наноматериал был использован для приготовления β-CD / SnS ₂ композит.

В этом исследовании мы демонстрируем синтез SnS ₂ и получение β-CD / SnS ₂ композитный материал. SnS ₂ Наноматериал был синтезирован методом гидротермального синтеза. Гидрат 3A-амино-3A-дезокси- (2AS, 3AS) -β-CD был последовательно модифицирован на одноразовом угольном электроде с трафаретной печатью (SPCE) титрованием с использованием микропипетки. Гидрат 3A-амино-3A-дезокси- (2AS, 3AS) -β-CD (β-CD) улучшал селективность модифицированного электрода. Полученный материал исследовали с помощью подходящих спектрофотометрических и вольтамперометрических методов. Изготовленный β-CD / SnS ₂ / SPCE использовался для электрохимического обнаружения ПХБ.

Материалы и методы

Материалы

Тиоацетамид (C ₂ H ₅ NS, 98%) и пентагидрат тетрахлорида олова (SnCl ₄ · 5H ₂ О, тетрахлорстаннан) были приобретены у компаний Alfa (США) и Showa (Япония). Метанол (CH ₃ OH, метиловый спирт 99,9%), полученный от J.T. Бейкер. Динатрий гидрофосфат (Na ₂ HPO _4, втор-фосфат натрия ≥ 99%), дигидрофосфат натрия (NaH ₂ ЗП ₄ , мононатрий фосфат ≥ 98%), гидроксид натрия (NaOH, каустическая сода ≥ 97%), гексацианоферрат (II) калия ((K ₄ [Fe (CN) ₆ ]), ферроцианид калия 98,5–102,0%) и гексацианоферрат (III) калия ((K ₃ [Fe (CN) ₆ ]), феррицианид калия <10 мкм, 99%) были получены от Sigma-Aldrich, Германия. 3A-амино-3A-дезокси- (2AS, 3AS) -β-CD (C ₄₂ H ₇₁ НЕТ ₃₄ .XH ₂ O, DTXSID20462166) был куплен у basechem (http://www.basechem.org) и PCB (Aroclor 1016) (C ₁₂ H ₇ С _l3 , сертифицированный стандартный образец, 200 мкг / мл в метаноле) был получен от Merck, Sigma Aldrich (Германия).

Инструменты

Морфологические свойства поверхности синтезированного материала исследованы с помощью автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии (высококачественная визуализация и расширенная аналитическая микроскопия (FE-SEM ZEISS (Sigma, Германия)). Кристаллическая природа двумерного (2D) гексагонального SnS ₂ материалы исследовали методом порошковой рентгеновской дифракции (XRD), а данные XRD собирали с помощью порошка X’Pert3 (PANalytical / Nederland). Порошковый дифракционный анализ дает рентгеновские дифрактограммы, показывает концентрацию фаз (площади пиков), присутствующие кристаллические фазы (положение пика), размер / деформацию кристаллов (ширина пиков) и содержание аморфного вещества (фоновый выступ). Тестер pH pH 510 (Eutech Instrument / UK) использовался для контроля pH во время всего эксперимента. Электрохимические свойства и электродная кинетика различных модифицированных электродов были протестированы с использованием CHI6114E, CH Instruments / США. При использовании обычных трех электродов SPCE служил рабочим электродом, а электроды Ag / AgCl и Pt служили электродом сравнения и противоэлектродом. Электролит содержит смешанный раствор 3 мМ желтой кровяной соли (K ₄ [Fe (CN) ₆ ]), 3 мМ красной кровяной соли (K ₃ [Fe (CN) ₆ ]) и 0,1 М раствора хлорида калия (KCl). Диапазон сканирования окна приложенного потенциала - 0,6–1,0 В, скорость сканирования 0,05 В / с.

Синтез дисульфида олова

Первоначально примерно 0,351 г прекурсора олова SnCl ₄ · 5H ₂ O и 0,3 г C ₂ H ₅ НС смешивали с 70 мл деионизованной воды. Растворную смесь перемешивали 1 ч при комнатной температуре. Затем медленно добавляли 1 М NaOH для регулирования pH раствора и поддерживали pH раствора около 10,5. Затем хорошо диспергированную смесь гомогенных растворов выливали в гидротермальный автоклав из нержавеющей стали и нагревали в печи от 25 до 200 ° C (нагрев на первой стадии:25 ° C → 200 ° C, 1 ч; нагрев на второй стадии:200 ° C). ° C, 11 ч). После нагревания раствор охлаждали до комнатной температуры. Затем собранный раствор промывали несколько раз центрифугированием с использованием деионизированной воды и этанола (6000 об / мин, 30 мин). Наконец, порошок дисульфида олова растворили в деионизированной воде, вылили его в чашу для выпаривания и высушили в инкубаторе.

Подготовка и изготовление β-CD / SnS ₂ с модифицированным SPCE

Сначала готовили 1 мМ раствор β-ЦД в 100 мл деионизированной воды. С другой стороны, 0,02 г SnS ₂ растворяют в 5 мл деионизированной воды и титруют 2 мкл SnS ₂ раствор микропипеткой на поверхность SPCE. Затем его сушили в вакуумной сушилке в течение 10 мин и пять раз титровали досуха. После этого 2 мкл водного раствора, содержащего β-CD, титруют на поверхности нано SnS ₂ . -модифицированный СПКЭ и высушенный в течение 10 мин в вакуумной сушилке. Приготовленный β-CD / SnS ₂ материал, модифицированный SPCE, и производство β-CD / SnS ₂ / SPCE показаны на рис. 2.

Приготовление и изготовление β-CD / SnS ₂ / SPCE

Результаты и обсуждение

Анализ кристаллической структуры SnS ₂

Кристаллическая природа синтезированного SnS ₂ оценивали с помощью XRD. На рисунке 3 показана дифракционная картина SnS ₂ . показали пики при 15 °, 29 °, 30 °, 31 °, 41 °, 46 °, 50 °, 51 °, 53 ° и 70 °, которые приписываются (001), (100), (011 ), (002), (012), (003), (110), (111), (103) и (113) соответственно. Эти результаты показали гексагональную фазу SnS ₂ [JCPDS (89-2358)], что является подтверждением SnS ₂ формирование [21].

Диаграмма XRD SnS ₂

Морфологический анализ поверхности SnS ₂

Морфология поверхности SnS ₂ Материал был исследован с помощью FE-SEM, и изображения показаны на рис. 4. Видно, что наночешуйчатый структурированный SnS ₂ с шестиугольной формой. При больших увеличениях (Рис. 4a) и (Рис. 4b) SnS ₂ имеет ширину примерно 322, 298 и 220 нм.

а FESEM-изображения SnS при разном увеличении. б Нанофлейки имеют ширину примерно 322, 298 и 220 нм.

Анализ электрохимического импеданса и влияние раствора электролита

Анализ электрохимического импеданса был протестирован на трех различных модифицированных электродах, таких как SPCE без покрытия, SnS ₂ / SPCE и β-CD / SnS ₂ / SPCE, и результаты показаны на рис. 5а. Можно видеть, что голый SPCE показывает большую полукруглую область и более высокое сопротивление переносу заряда, потому что голый SPCE имеет более низкую проводимость. Затем SnS ₂ -модифицированный SPCE имеет более низкое сопротивление переносу заряда, чем чистый SPCE из-за модификации материала SPCE. Кроме того, β-CD / SnS ₂ / SPCE демонстрирует более высокую скорость переноса электронов и высокую проводимость, чем другие электроды. Следовательно, изготовленный β-CD / SnS ₂ / SPCE используется для дальнейшего электрохимического применения.

а Спектры ЭИС различных модифицированных электродов:SPCE без покрытия, SnS ₂ / SPCE и β-CD / SnS ₂ / ШПНО. б β-ЦД / SnS ₂ / Электрод, модифицированный SPCE, в PBS (pH =7,4) (черный) и 3 мМ желтой кровяной соли, 3 мМ красной кровяной соли, 0,1 M растворе KCl (красный) в смешанном растворе 80 мкМ PCB Aroclor (1016)

Рабочий электрод β-CD / SnS ₂ / SPCE был протестирован в двух разных типах электролитов:электролит (1):концентрация 10 мМ фосфатно-солевого буфера (PBS), pH =7,4; и электролит (2):3 мМ желтой соли крови, 3 мМ красной соли крови, 0,1 М хлорида калия (KCl). Эти два раствора электролита, содержащие смесь 80 мкМ ПХБ (Aroclor 1016), сканировали с помощью циклической вольтамперометрии (CV) при приложенном потенциальном напряжении -0,6–1,0 В и скорости сканирования 0,05 В / с. Как видно из рис. 5б, форма пика электролит 1:PBS не заметна. Для сравнения, электролит (2) показал хорошо выраженный окислительно-восстановительный пик с максимальной пиковой токовой характеристикой. Следовательно, электролит (2) подходит для обнаружения ПХБ (Aroclor 1016).

Электрохимические характеристики различных модифицированных электродов

Электрохимические характеристики различных модифицированных электродов, а именно SPCE без покрытия, SnS ₂ / SPCE и β-CD / SnS ₂ / SPCE, исследовали с помощью циклической вольтамперометрии (ЦВ). Первые три электрода (голый SPCE, SnS ₂ / SPCE и β-CD / SnS ₂ / SPCE), погруженный в электролит, содержит смесь 3 мМ желтой кровяной соли и 3 мМ красной кровяной соли в 0,1 М растворе KCl и окно потенциала от -0,6 до 1,0 В, скорость сканирования 0,05 В / с. Кроме того, β-CD / SnS ₂ / SPCE был погружен в электролит, содержащий ПХБ (Aroclor 1016), и записан с использованием той же процедуры. Как показано на рис. 6а, SnS ₂ / SPCE имеет значительные текущие улучшения по сравнению с голым SPCE. β-ЦД / SnS ₂ / SPCE показывает более высокий ток, чем другие модифицированные электроды, благодаря своей хорошей проводимости и не препятствует переносу электронов. Наконец, β-CD / SnS ₂ / SPCE был погружен в раствор электролита, содержащего ПХБ (Aroclor 1016), и плотность тока внезапно уменьшилась. Из-за гидрофобной полости β-CD был объединен с молекулой PCB и взаимодействием хозяина-гостя между поверхностью электрода β-CD и PCB. Затем вещества препятствуют окислительно-восстановлению ([Fe (CN) ₆ ] ^{3– / 4–} ) молекула не достигает поверхности электрода и препятствует электрохимическому процессу. Когда печатные платы попадают в полость компакт-диска, наблюдается значительное падение проводимости.

а Кривые ВАХ первых трех электродов:SPCE без покрытия, SnS ₂ / SPCE и β-CD / SnS ₂ / SPCE в электролите, содержащем смесь 3 мМ желтой соли крови, 3 мМ красной соли крови, 0,1 М раствора KCl и других β-CD / SnS ₂ / SPCE в электролите, содержащем печатные платы (Aroclor 1016), окно потенциалов от -0,6 до 1,0 В со скоростью сканирования 0,05 В / с. б CV анализа с различной скоростью сканирования (от 0,01 В / с до 0,1 В / с) проводили в 80 мкМ ПХБ (Aroclor 1016) в смешанном растворе 3 мМ желтой соли крови, 3 мМ красной соли крови и 0,1 М KCl. c График калибровки отображает квадратный корень из скорости сканирования в зависимости от плотности тока анодного и катодного пиков

Влияние скорости сканирования

Анализы проводились с разной скоростью сканирования, чтобы проверить кинетику реакции и исследовать влияние на пиковый ток и потенциал. Β-ЦД / SnS ₂ / SPCE использовался в качестве рабочего электрода, а электролит представлял собой смешанный раствор 3 мМ желтой соли крови, 3 мМ красной соли крови и 0,1 М хлорида калия (KCl). Затем к смешанному раствору добавляли 80 мкМ ПХБ (Aroclor 1016) и сканировали с помощью CV. Эксперимент проводился с разными скоростями сканирования от 0,01 до 0,10 В / с. Как видно из рис. 6b, при увеличении скорости сканирования время электрохимической реакции сокращается, а токовый отклик увеличивается. И наоборот, когда скорость сканирования меньше, время электрохимической реакции больше, а отклик по току меньше. Как показано на рис. 6b, значения пикового тока линейно регрессируют на квадратный корень из различных скоростей сканирования (V ^1/2 ), тогда как ток окислительно-восстановительного пика (Ipa и Ipc) был линейно пропорционален квадратному корню из скорости сканирования. Эти результаты демонстрируют, что процесс электрохимической реакции является процессом, контролируемым диффузией. Кроме того, значение коэффициента корреляции анодного и катодного пиков было реализовано при R ² =0,9937 и R ² =0,9934 (рис. 6в). Кроме того, значение константы скорости переноса электрона ( k _s ) рассчитывалась на основе уравнения Лавирона [22].

Где k _s - константа скорости переноса электрона, α - коэффициент переноса заряда, n - коэффициент переноса электрона молекулы во время реакции, ν - скорость сканирования, A - площадь поверхности электрода, R газовая постоянная, F постоянная Фарадея, T - температура, а ΔEp - пиковая разность потенциалов.

Следующее уравнение используется для определения значения α:

Здесь E _{p / 2} - потенциал полупика, остальные параметры аналогичны. Значения:α =0,236, n . =1, ν =0,05 (В / с), A =0,071 (см ² ), R =8,314 (Дж К ^{- 1} моль ^{- 1} ), F =96 485 (C моль ^{- 1} ), Т =298 (К) и ΔEp =0,39 (В).

После расчета константа скорости переноса электрона ks =0,039 (с ⁻¹ ) может быть получен. Кроме того, значение покрытия поверхности было рассчитано с помощью анализа различных скоростей сканирования с использованием следующего уравнения:[23].

Где τ - покрытие поверхности, а I p - анодный пиковый ток; другие параметры уже были объяснены. Я _P =2,702 × 10 ⁻⁵ (A) и n =1, а все остальные значения такие же, как в предыдущем уравнении. Затем значение покрытия поверхности (τ) оказалось равным 0,814 × 10 ⁻⁸ . моль см ⁻² .

Эффект разной концентрации

Электрокаталитическая активность β-CD / SnS ₂ / SPCE при различных концентрациях добавления ПХБ (Aroclor 1016) оценивали с помощью CV. На рисунке 7a показаны кривые CV для ПХБ (Aroclor1016), и не было изменений между концентрацией 0,625 и 2,5 мкМ. Значительные изменения CV были получены только после добавления 5 мкМ ПХБ (Aroclor 1016) или более. На рисунке 7b показаны кривые CV для концентраций ПХБ (Aroclor 1016) 5, 10, 20, 40 и 80 мкМ. Можно заметить, что при увеличении концентрации ПХБ (Aroclor 1016) окислительно-восстановительная реакция [Fe (CN) ₆ ] ^{3– / 4–} было заторможено. Молекулярная диффузия достигает поверхности электрода, что затрудняет электрохимический процесс. Сопротивление переносу электронов пропорционально количеству молекул ПХБ, захваченных CD (Aroclor 1016). Следовательно, измеренная интенсивность сигнала тока постепенно уменьшалась путем добавления печатных плат (Aroclor 1016). Эти результаты показывают, что текущий предел обнаружения ПХБ (Aroclor 1016) составляет 5 мкМ. Более того, на рис. 7c показано, что окислительно-восстановительный ток, измеренный по концентрации ПХБ (Aroclor 1016) 5–80 мкМ, имеет линейную зависимость от логарифма концентрации. Результирующий коэффициент корреляции R ² значения окисления и восстановления составляют 0,9783 и 0,981 соответственно. Это демонстрирует, что β-CD / SnS ₂ / SPCE достиг отличной электрокаталитической активности.

CV β-CD / SnS ₂ / SPCE в a различные концентрации добавленных ПХБ (Aroclor 1016) от 0,625 до 2,5 мкМ, b различные концентрации добавленных ПХБ (Aroclor 1016) от 5 мкМ до 80 мкМ. c График между логарифмической концентрацией ПХБ (Aroclor 1016) и анодной и катодной пиковой плотностью тока

Анализ дифференциальной импульсной вольтамперометрии

Метод анализа дифференциальной импульсной вольтамперометрии (DPV) является высокочувствительным методом по сравнению с другими методами вольтамперометрии. Различные концентрации - 0,625 мкМ, 1,25 мкМ, 2,5 мкМ, 5 мкМ, 10 мкМ, 20 мкМ, 40 мкМ и 80 мкМ - ПХБ (Aroclor 1016) были измерены методом DPV (рис. 8a – d). Затем были протестированы контрольные группы с концентрациями метанола 0,625 мкМ, 1,25 мкМ и 2,5 мкМ. Отдельно тестировали образцы с концентрациями 5 мкМ, 10 мкМ, 20 мкМ, 40 мкМ и 80 мкМ (рис. 9a – e). На рисунках 8a и b показано, что пиковый ток восстановления зависит от добавления различных концентраций ПХБ (Aroclor 1016). На рис. 8а показаны различные концентрации ПХБ (Aroclor1016) при 0,625–10 мкМ в раствор электролита. Сила тока постепенно увеличивалась до 5 мкМ, после добавления ток внезапно уменьшался. На рисунке 8b показано добавление более высоких концентраций ПХБ (Aroclor 1016) (5–80 мкМ); плотность тока уменьшалась линейно. Потому что ПХБ инкапсулированы в полости β-CD как гидрофобная гостевая молекула. Когда образуется гостевое включение, окислительно-восстановительный потенциал [Fe (CN) ₆ ] ^{3– / 4–} заблокирован, поскольку [Fe (CN) ₆ ] ^{3– / 4–} не может достичь поверхности электрода, и это препятствует процессу электрохимической реакции. Когда печатные платы попадают в гидрофобную полость β-CD, сила текущего сигнала падает. Как аналогичный эксперимент DPV на рис. 8c, d, но здесь упоминается пиковый ток окисления печатных плат (Aroclor 1016). На рис. 8e линейная регрессия для реакции восстановления была y =- 0,111x + 0,399 с коэффициентом корреляции ( R ² =0,9869), а реакция окисления была y =0,0571x - 0,2877 с R ² =0,9436; эти значения получены из рис. 8б, г. Электрохимическое определение ПХБ на основе β-CD / SnS ₂ / SPCE по сравнению с предыдущими отчетами и результатами, приведенными в таблице 1.

а , b Реакция DPV на пиковый ток восстановления зависит от добавления различных концентраций ПХБ (Aroclor 1016). Добавление различных концентраций ПХБ (Aroclor1016) в количестве 0,625–10 мкМ в раствор электролита ( a ). Добавление более высоких концентраций ПХБ (Aroclor 1016) (5–80 мкМ) ( b ). c , d Пиковый ток окисления зависит от добавления различных концентраций ПХБ (Aroclor 1016). е График между пиковой плотностью тока окисления и восстановления в зависимости от логарифмической концентрации ПХБ (Aroclor 1016)

а , c Отображает пиковый ток восстановления и окисления в зависимости от концентрации 1,25–10 мкМ ПХБ, растворенных в электролите метаноле. б , d Демонстрирует самую высокую концентрацию добавления ПХБ (Aroclor 1016) (от 5 до 80 мкМ) в электролит метанол и соответствующий пиковый ток восстановления и окисления

Кроме того, на рис. 9a, c показано, что пиковый ток восстановления и окисления зависит от концентрации ПХБ (Aroclor 1016) 1,25–10 мкМ, растворенных в электролите метаноле. Из рис. 9a, c, максимальный ток был получен при концентрации 1,25 мкМ, затем отклик по току был уменьшен для более высокого добавления. Кроме того, на рис. 9b, d показана самая высокая концентрация ПХБ (Aroclor 1016) (от 5 до 80 мкМ) в электролит-метанол и соответствующий пиковый ток восстановления и окисления. Тогда как при увеличении концентрации ПХБ (Aroclor 1016) ток линейно уменьшался. Вследствие включения комплексного образования ПХБ между β-ЦД. Кроме того, на рис. 10 показано сравнение 5 мкМ концентрации ПХБ (Aroclor 1016) в метаноле и без метанола. Более высокий ток восстановления был получен для ПХБ (Aroclor 1016) без добавления метанола. Этот результат объясняет, что самый низкий предел обнаружения Aroclor1016 составляет 5 мкМ, а метанола - 1,25 мкМ. Β-ЦД / SnS ₂ / SPCE обнаруживает анализируемые ПХБ (Aroclor 1016), хотя он содержит метанол. Однако на это не влияет метанол, что означает, что β-ЦД сочетается с ПХБ (Aroclor 1016). Сродство выше, чем у метанола, и β-CD образует комплекс включения хозяин-гость через инкапсулированные в гидрофобную полость ПХБ (Aroclor 1016).

Ответ DPV для сравнения добавленных 5 мкМ ПХБ (Aroclor 1016) в метаноле с раствором, содержащим только метанол

Тест стабильности

Стабильность β-CD / SnS ₂ / SPCE был исследован CV. Эксперименты по изучению стабильности проводили в течение 7 дней, и рабочий электрод хранили при комнатной температуре. Текущее изменение измерялось один раз в день; здесь текущее значение начального дня составляет I ₀ а изменение текущего значения составляет I . Текущее изменение рассчитывалось путем деления текущего значения каждого дня на начальное текущее значение; соответствующий график данных показан на рис. 11. Можно видеть, что β-CD / SnS ₂ / SPCE показывает значение стабильности 88% при комнатной температуре (7 дней).

Таблица испытаний на стабильность помещена при комнатной температуре в течение 7 дней на β-CD / SnS ₂ / SPCE

Заключение

In this manuscript, we demonstrated the hydrothermal synthesis of nano-tin disulfide (SnS₂ ). The β-CD/SnS₂ /SPCE was fabricated using titration method by micropipette. The fabricated β-CD/SnS₂ /SPCE was successfully applied for the determination of PCBs (Aroclor 1016). Interestingly, the modified electrode has a linear detection range from 0.62 to 80 μM and a detection limit of 5 μM. Furthermore, the electrodes were as stable as 88% after 7 days’ storage. The results showed that the β-CD successfully encapsulated PCBs to achieve an electrochemical sensor that reduced the time and increased the convenience of PCBs detection. The fabricated modified electrode exhibits a rapid, facile, and sensitivity to electrochemical detection of PCBs. The proposed PCB sensor, the hydrophobic cavity of β-CD was connected with PCB molecule and the host–guest interaction between the electrode surface β-CD and PCB. The significant PCB electrochemical sensor shows a wide linear range, stability, sensitivity, reduced working time, and good reproducibility.

Доступность данных и материалов

Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью.

Сокращения

2D:

Двумерный

Резюме:

Циклическая вольтамперометрия

DPV:

Differential pulse voltammetry

EIS:

Электрохимическая импедансная спектроскопия

FE-SEM:

Field emission scanning electron microscope

GC/MS:

Gas chromatography-mass spectrometry

LC/MS:

Liquid chromatography-mass spectrometry

MDCs:

Metal dichalcogenides

PBS:

Физиологический раствор с фосфатным буфером

PCBs:

Polychlorinated biphenyls

POPs:

Persistent organic pollutants

SnS₂ :

Tin sulfide

SPCE:

Screen-printed carbon electrode

XRD:

Рентгеновская дифракция

β-CD:

3A-Amino-3A-deoxy-(2AS, 3AS)-β-cyclodextrin hydrate