Sintesis Pemanasan Padat-State Poli (3,4-Ethylenedioxythiophene)/Emas/Grafena Komposit dan Aplikasinya untuk Penentuan Amperometrik Nitrit dan Iodat
Abstrak
Komposit terner dari poli (3,4-ethylenedioxythiophene)/gold/graphene (PEDOT/Au/GO) untuk sensor elektrokimia yang menjanjikan disintesis dengan metode pemanasan solid-state. Interaksi antara PEDOT, Au, dan GO dieksplorasi untuk mendeteksi nitrit dan iodat. Ditemukan bahwa komposit PEDOT/Au/GO memiliki morfologi seperti serpih dengan distribusi nanopartikel emas yang seragam. Eksperimen elektrokimia menunjukkan bahwa elektroda modifikasi komposit PEDOT/Au/GO menunjukkan aktivitas elektrokatalitik yang baik terhadap penentuan iodat. Eksperimen amperometrik di PEDOT/Au/GO/GCE mengungkapkan bahwa ada hubungan linier yang baik antara arus puncak dan konsentrasi dalam kisaran 100–1000 μM dengan deteksi 0,53 dan 0,62 μM (S/N = 3) untuk nitrit dan iodat, masing-masing. Selain itu, respons PEDOT/Au/GO/GCE saat ini untuk nitrit dan iodat pada 10 μM masing-masing naik menjadi 9,59 dan 11,47 μA.
Mekanisme transfer elektron langsung antara ion (nitrit atau iodat) dan komposit PEDOT/Au/GO
Latar Belakang
Nitrit (TIDAK2
−
) ada di mana-mana dalam lingkungan, makanan, dan produk pertanian, yang dikenal ada dalam sistem fisiologis ketika menelan senyawa yang mengandung NO2
−
[1, 2]. TIDAK2
−
dapat bereaksi dengan amina untuk membentuk nitrosamin karsinogenik, dan konsumsi ion ini secara terus menerus dapat berbahaya bagi kesehatan hewan dan manusia [3,4,5]. Juga dengan ion press lain yang dekat dengan kehidupan kita sehari-hari, iodat (IO3
−
), garam beryodium, diakui sebagai strategi yang paling berhasil untuk pencegahan gangguan defisiensi iodida. Namun, kelebihan IO3
−
dapat menghasilkan gondok dan hipotiroidisme serta hipertiroidisme [6, 7]. Oleh karena itu, banyak teknik telah dikembangkan untuk NO2
−
dan IO3
−
deteksi [8], termasuk metode spektroskopi [9], kromatografi [10], chemiluminescence [11], elektrokimia [12,13,14,15], dan elektroforesis kapiler [16]. Diantaranya, metode elektrokimia telah banyak digunakan karena sensitivitasnya yang tinggi, kesederhanaan, kecepatan, dan biaya yang rendah. Umumnya elektroda telah dimodifikasi dengan logam berstruktur nano (seperti Pt, Au), oksida logam (seperti WO3 , RuO2 ), dan nanomaterial karbon, dan yang telah diselidiki secara ekstensif untuk pengembangan sensor elektrokimia yang efektif [17,18,19,20]. Di antara mereka, nanopartikel Au memiliki aplikasi luas di bidang sensor elektrokimia dengan aktivitas katalitik yang ideal, sensitivitas, biokompatibilitas, sifat yang didominasi antarmuka, konduktivitas yang sangat baik, dan rasio sinyal terhadap noise yang tinggi. Namun, biaya tinggi, selektivitas yang buruk, dan ketidakstabilan Au membuatnya tidak cocok untuk aplikasi praktis [21].
Baru-baru ini, bahan hibrida polimer/emas konduktif telah diselidiki secara ekstensif untuk mendapatkan bahan komposit jenis baru dengan perilaku sinergis atau komplementer [22, 23]. Sebagai salah satu bagian khas dan penting dari polimer konduktor, poli (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) memiliki aplikasi luas di bidang tampilan, jendela pintar, sensor, kapasitor, baterai, dan perangkat fotovoltaik [24,25,26] ]. Umumnya, dalam komposit PEDOT/Au yang disintesis secara kimia, kinerja elektrokatalitik komposit dapat ditingkatkan melalui interaksi Au–S(tiofena) dan aktivasi koordinasi ion logam [27, 28]. Dan banyak laporan telah diterbitkan untuk persiapan komposit PEDOT/Au biner [29, 30].
Dalam beberapa tahun terakhir, sebagian besar penelitian berfokus pada persiapan komposit terner berbasis polimer grafena/konduktor karena bahan karbon berbasis grafena memiliki luas permukaan yang tinggi, sifat transpor elektronik yang unik, aktivitas elektrokatalitik yang tinggi, dan stabilitas kimia yang baik. ]. Karakteristik unik dari bahan karbon berbasis graphene ini mungkin membawa struktur kimia yang unik dan kinerja yang lebih unggul dari komposit [33].
Yao dkk. mensintesis sensor komposit PANI/MWNTs/Au untuk mendeteksi NO2
−
, dan tanggapan saat ini sekitar 2,8 μA untuk 10 μJT TIDAK2
−
[34]. Xue dkk. menyiapkan nanokomposit terner dari nanopartikel emas/polipirol/grafena dengan rute kimia basah yang mudah dan menemukan bahwa komposit yang disiapkan memiliki aktivitas elektrokatalitik yang baik terhadap glukosa dengan sensitivitasnya yang tinggi [35]. Dalam hal ini, penelitian tentang preparasi, struktur, dan sifat nanokomposit terner berbasis graphene akan menjadi sangat menarik dan menantang di bidang sensor. Namun, teknik kimia dan elektrokimia konvensional untuk nanokomposit terner biasanya rumit dan membosankan. Oleh karena itu, metode sintetik yang hemat biaya, jelas, hijau, sederhana, dan berefisiensi tinggi sangat diinginkan.
Di sini, kami melaporkan pembuatan komposit terner (PEDOT/Au/GO) dari poli (3,4-ethylenedioxythiophene), nanopartikel emas, dan graphene untuk sensor elektrokimia yang menjanjikan dengan metode pemanasan solid-state. Sebagai perbandingan, PEDOT murni dan komposit biner (PEDOT/Au) juga disintesis dengan cara yang sama. Komposit PEDOT/Au/GO dan PEDOT/Au telah digunakan untuk penentuan iodat yang sensitif secara elektrokimia. Dan komposit PEDOT/Au/GO dipilih untuk mengevaluasi aplikasi potensialnya sebagai sensor elektrokimia untuk mendeteksi nitrit dan iodat berdasarkan studi sistematis pada penentuan amperometrik nitrit dan iodat.
Eksperimental
Bahan Kimia dan Reagen
3,4-Ethylenedioxythiophene (EDOT) diperoleh dari Shanghai Aladdin Reagent Company (Cina), dan dimurnikan dengan distilasi di bawah tekanan rendah dan disimpan dalam lemari es sebelum digunakan. Asam kloroaurat terhidrasi (HAuCl4 ·4H2 O) dibeli dari Shanghai Aladdin Reagent Company (Cina). Graphene (GO) dibeli dari Strem Chemicals Inc. (AS). Semua reagen lainnya adalah kelas analitis dan digunakan sebagai dipasok tanpa pemurnian lebih lanjut. 2,5-Dibromo-3,4-ethylenedioxythiophene disintesis menurut laporan sebelumnya [36].
Sintesis komposit PEDOT/Au/GO dan PEDOT/Au
Sebelum dilakukan sintesis komposit, terlebih dahulu disiapkan larutan sol nanopartikel Au. Larutan sol nanopartikel Au dibuat dengan mereduksi HAuCl4 dengan NaBH4 sebagai reduktor. Persiapan khas larutan sol nanopartikel Au adalah sebagai berikut:60 mg HAuCl4 ·3H2 O ditambahkan ke 100 mL air untuk membuat HAuCl4 larutan. Sebanyak 3,4 mL larutan Na3 C6 H5 O7 (1%) kemudian ditambahkan ke 40 mL HAuCl4 larutan dengan pengadukan kuat selama 10 menit. 1,2 mg NaBH4 kemudian dengan cepat ditambahkan, dan warna larutan segera berubah menjadi ungu.
Sintesis pemanasan solid-state yang khas dari komposit PEDOT/Au/GO adalah sebagai berikut (Gbr. 1):campuran monomer 0,5 g (2 mmol) (2,5-dibromo-3,4-thylene dioxythiophene) dan 10 mg GO dalam 30 mL kloroform diultrasonikasi selama 30 menit untuk memfasilitasi monomer agar teradsorpsi pada permukaan GO. Campuran kemudian dibiarkan menguap kloroform. Residu dimasukkan ke dalam mortar diikuti dengan penggilingan konstan selama 5 menit. Kemudian campuran tersebut ditambahkan ke dalam larutan sol nanopartikel Au dan diaduk selama 10 menit. Campuran tersebut kemudian disaring dan dicuci dengan air suling, terakhir disimpan dalam oven vakum pada suhu 60 °C selama 24 jam. Produk yang diperoleh dilambangkan sebagai komposit PEDOT/Au/GO.
Representasi skema dari proses pembentukan PEDOT/Au/GO
Sebagai perbandingan, komposit biner (PEDOT/Au) dan PEDOT murni juga disintesis dengan cara yang sama.
Karakterisasi Struktur
Spektrum Fourier-transform infrared (FTIR) sampel direkam pada spektrometer FTIR BRUKER-QEUINOX-55 menggunakan pelet KBr. Spektrum UV-vis sampel direkam pada spektrofotometer UV-tampak (UV4802, Unico, USA). Sampel untuk pengukuran TEM disiapkan dengan menempatkan beberapa tetes produk suspensi etanol pada penyangga tembaga dan dilakukan pada mikroskop elektron Hitachi 2600. Kandungan unsur sampel dicirikan oleh spektroskopi sinar-X energi-dispersif (EDS), yang diambil pada mikroskop Leo1430VP dengan tegangan operasi 5 kV. Eksperimen EDX dilakukan dengan pelet yang ditekan pada 200 MPa dan kemudian direkatkan ke pelat tembaga.
Pengukuran Aktivitas Elektrokatalitik
Voltametri siklik (CV) dan amperometrik i –t kurva dilakukan pada stasiun kerja elektrokimia CHI 660C (ChenHua Instruments Co., Shanghai, China). Sistem tiga elektroda digunakan untuk mempelajari kinerja elektrokimia komposit. Elektroda Pt digunakan sebagai elektroda lawan dan elektroda kalomel jenuh (SCE) sebagai elektroda referensi. GCE modifikasi komposit PEDOT/Au/GO (elektroda karbon kaca; diameter = 3 mm) digunakan sebagai elektroda kerja. Elektroda kerja dibuat dengan menempatkan 5 μL 30 mg/L suspensi komposit PEDOT/Au/GO (Komposit PEDOT/Au/GO didispersikan dalam air untuk membuat suspensi (30 mg/L).) pada permukaan GCE kosong dan dikeringkan di udara selama 10 menit. Semua eksperimen dilakukan pada suhu sekitar dan atmosfer udara.
Hasil dan Diskusi
Gambar 2a mewakili spektrum FTIR dari PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO. Seperti dapat dilihat pada Gambar. 2a, spektrum komposit PEDOT/Au/GO dan PEDOT/Au serupa dengan PEDOT murni, yang menunjukkan keberhasilan pembentukan polimer dalam komposit. Dua pita muncul di ~ 1514 dan ~ 1324 cm
−1
masing-masing ditugaskan ke mode peregangan asimetris C=C dan mode peregangan antar-cincin C–C. Band yang muncul di ~ 1198, ~ 1140, dan ~ 1084 cm
−1
dikaitkan dengan getaran tekuk C-O-C dalam etilendioksi. Hasil ini sesuai dengan spektrum FTIR PEDOT yang dilaporkan sebelumnya [37]. Meskipun spektrum komposit PEDOT/Au/GO dan PEDOT/Au mirip dengan PEDOT murni, beberapa perbedaan terjadi antara PEDOT murni dan komposit. Menurut laporan sebelumnya, derajat polimerisasi politiofena dapat dievaluasi dari rasio integrasi pita inframerah pada 690 dan 830 cm
−1
[38, 39], dan derajat polimerisasi yang lebih tinggi dapat dihasilkan dari nilai rasio intensitas yang relatif lebih rendah. Oleh karena itu, dapat disimpulkan dari Gambar 2a bahwa derajat polimerisasi PEDOT/Au/GO, PEDOT/Au, dan PEDOT adalah dalam urutan PEDOT/Au/GO> PEDOT/Au> PEDOT, yang menunjukkan bahwa PEDOT /Au/GO memiliki derajat polimerisasi yang lebih tinggi daripada PEDOT/Au dan PEDOT. Selanjutnya, hasil ini menunjukkan bahwa keberadaan GO dalam media reaksi dapat berperan positif dalam meningkatkan derajat polimerisasi PEDOT dalam matriks komposit.
FTIR (a ) dan UV-vis (b ) spektrum PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO
Gambar 2b menunjukkan spektrum serapan UV-vis dari PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2b, PEDOT menampilkan puncak serapan luas mulai dari ~ 500 nm dan meluas ke wilayah inframerah-dekat. Fitur penyerapan ini, yang dikenal sebagai "ekor pembawa bebas", berkorelasi dengan konduktivitas polimer. Kehadiran puncak penyerapan ini telah terbukti sesuai dengan polimer yang memiliki panjang konjugasi yang lebih panjang dan orde yang lebih besar, yang memungkinkan mobilitas pembawa muatan yang lebih besar [40, 41]. Dalam kasus komposit, PEDOT/Au menunjukkan fitur penyerapan yang mirip dengan PEDOT, sedangkan PEDOT/Au/GO menampilkan puncak serapan (transisi -π*) pada ~ 500 nm bersama dengan ekor pembawa bebas yang memanjang ke daerah dekat-inframerah [37, 40, 42]. Fenomena ini lebih lanjut menyiratkan bahwa ada interaksi yang kuat antara daerah aromatik dari graphene non-kovalen dan cincin quinoid dari PEDOT [43, 44].
Gambar 3 menunjukkan gambar transmisi elektron mikrograf (TEM) PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO. Seperti yang digambarkan pada Gambar. 3a, b, PEDOT murni menunjukkan morfologi seperti serpih dengan struktur berlapis, sedangkan komposit PEDOT/Au memiliki pencampuran morfologi seperti butiran dari PEDOT dan nanopartikel Au dengan ukuran rata-rata 50 nm. Namun, dalam kasus komposit PEDOT/Au/GO (Gbr. 3c), ditemukan bahwa komposit tersebut memiliki morfologi seperti serpih dengan distribusi nanopartikel emas yang seragam (nanopartikel berarsir gelap). Lebih lanjut, morfologi seperti serpih komposit PEDOT/Au/GO dibangun dari struktur berlapis berbayang terang dan gelap, yang masing-masing dapat dikaitkan dengan GO dan PEDOT. Hasil ini menyiratkan bahwa nanopartikel GO dan Au tidak hanya tercampur atau dicampur dengan PEDOT, menunjukkan bahwa nanopartikel GO dan Au (ukuran rata-rata 10~15 nm) tertanam dalam matriks komposit. Distribusi seragam nanopartikel GO dan Au dalam komposit ini mungkin terkait dengan morfologi seperti serpih PEDOT, yang dapat membawa beberapa kemungkinan pembentukan struktur pipih dari penggabungan PEDOT dan GO, dan mengarah pada area permukaan yang besar untuk distribusi seragam nanopartikel Au .
Gambar TEM dari a PEDOT, b PEDOT/Au, dan c PEDOT/Au/GO
Gambar 4a menunjukkan pola XRD dari PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO. Selain itu, untuk mempelajari persentase unsur Au, spektroskopi energi-dispersif sinar-X (EDX) PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO juga ditunjukkan pada Gambar 4b. Seperti yang digambarkan pada Gambar. 4a, PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO menampilkan puncak difraksi yang luas dengan intensitas rendah pada 2θ ~25,9°, yang dapat dikaitkan dengan jarak antarmolekul tulang punggung polimer atau ditetapkan ke refleksi (020) [45]. Selain itu, komposit menunjukkan puncak difraksi yang tajam pada 2θ ~26°, menunjukkan adanya GO dalam komposit [46]. Dalam kasus komposit PEDOT/Au/GO, puncak difraksi karakteristik PEDOT (2θ ~25.9°) tumpang tindih dengan GO (2θ ~26,6°). Pola XRD komposit menunjukkan adanya puncak difraksi khas Au (empat puncak dengan intensitas rendah pada 2θ nilai 37,9° dan 43,7°), yang sesuai dengan refleksi Bragg dari (111) dan (200) bidang Au [47], menunjukkan keberhasilan penggabungan Au dalam komposit, yang sesuai dengan hasil EDX ( Gbr. 4b) dari PEDOT/Au (adanya 1,92 wt% Au). Namun, tidak ada puncak difraksi yang jelas untuk Au di PEDOT/Au/GO, yang tidak cocok dengan hasil EDX (Gbr. 4b) dari PEDOT/Au/GO (adanya 1,71 wt% Au). Hal ini mungkin disebabkan oleh ukuran partikel yang kecil dan dispersi yang tinggi dari nanopartikel Au pada komposit PEDOT/Au/GO, dan fenomena ini mirip dengan pengamatan pada nanokomposit Au/Zn, yang tidak menunjukkan puncak difraksi untuk nanopartikel Au [47] .
XRD (a ) dan EDX (b ) dari PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO
Analisis termogravimetri PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO ditunjukkan pada Gambar 5. Jelas bahwa sampel ini mengalami perilaku penurunan berat badan tiga langkah. Penurunan berat langkah pertama pada 40-104 °C adalah karena hilangnya jejak air atau uap air yang terperangkap dari rantai polimer. Penurunan berat tahap kedua terjadi pada 112 hingga 323 °C dengan penurunan berat masing-masing sebesar 24,78% (PEDOT), 24,33% (PEDOT/Au), dan 19,17% (PEDOT/Au/GO). Hal ini disebabkan hilangnya polimer dengan berat molekul rendah. Pada langkah ketiga, polimer mengalami degradasi setelah 323 °C. Hasil ini menunjukkan bahwa polimer stabil hingga 323°C. Dan menunjukkan persentase berat sisa 20,8% (PEDOT), 29,1% (PEDOT/Au), dan 36,5% (PEDOT/Au/GO) setelah 800 °C. Hasil ini menunjukkan bahwa keberadaan Au dan GO dapat meningkatkan stabilitas termo komposit.
Kurva TGA dari PEDOT, PEDOT/Au, dan PEDOT/Au/GO
Untuk mengevaluasi potensi aplikasi komposit PEDOT/Au/GO dan PEDOT/Au sebagai sensor elektrokimia, iodat (IO3
−
) dipilih sebagai benda uji untuk percobaan elektrokimia. Gambar 6 menunjukkan voltamogram siklik dari komposit PEDOT/Au/GO dan PEDOT/Au dalam 0,1 M H2 JADI4 larutan yang mengandung 5 mM iodat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6, tidak ada puncak oksidasi/reduksi pada kedua kasus PEDOT/Au/GO (PEDOT/Au/GO/GCE) dan elektroda karbon kaca termodifikasi PEDOT/Au (PEDOT/Au/GCE) tanpa menambahkan IO3
−
. Saat IO3
−
ditambahkan, kedua komposit menampilkan beberapa puncak oksidasi/reduksi, dan nilai arus puncak reduksi lebih tinggi dari masing-masing puncak oksidasi, yang dihasilkan dari reduksi IO3
−
untuk saya
−
[48]. Selanjutnya, intensitas arus reduksi tertinggi terjadi pada kasus PEDOT/Au/GO/GCE, menunjukkan bahwa PEDOT/Au/GO/GCE memiliki aktivitas katalitik elektrokimia yang lebih baik daripada PEDOT/Au/GO.
Voltammogram siklik PEDOT/Au/GO/GCE dan PEDOT/Au/GCE dalam larutan H2SO4 0,1 M yang mengandung 5 mM iodat
Gambar 7 menunjukkan voltamogram siklik PEDOT/Au/GO/GCE dalam 0,025 M PBS (pH =6,86) larutan yang mengandung nitrit (Gbr. 7a dan 0,1 M H2 JADI4 larutan yang mengandung iodat (Gbr. 7b), masing-masing. Arus puncak meningkat dengan meningkatnya konsentrasi nitrit (3 hingga 15 mM) dan konsentrasi iodat (2 hingga 20 mM). Seperti yang terlihat pada Gambar. 7a, terdapat puncak oksidasi yang luas pada sekitar 0,82 V, yang dapat ditetapkan untuk konversi NO2
−
ke TIDAK3
−
melalui proses oksidasi dua elektron [49]. Dalam kasus iodat (Gbr. 7b), arus puncak reduksi meningkat dan potensi puncak sedikit bergeser dari 300 menjadi 160 mV, yang dapat dikaitkan dengan reduksi cepat IO3
−
untuk saya
−
[48].
Voltammogram siklik PEDOT/Au/GO/GCE dalam 0,025 M PBS (pH = 6,86) larutan yang mengandung nitrit (a ) dan 0,1 JT2 JADI4 larutan yang mengandung iodat (b )
Gambar 8 menunjukkan respons waktu-saat katalitik kondisi tunak dari PEDOT/Au/GO/GCE dengan penambahan berturut-turut 1,0 × 10
−5
, 1,0 × 10
−4
, dan 1,0 × 10
−3
M nitrit (Gbr. 8, potensial dikontrol pada 0,78 V) dan iodat (Gbr. 8b, potensial dikontrol pada 0,25 V), masing-masing. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8, respons yang terdefinisi dengan baik diamati di bawah penambahan berturut-turut 1,0 × 10
−5
, 1,0 × 10
−4
, dan 1,0 × 10
−3
M nitrit dan iodat, masing-masing.
Respons waktu-saat katalitik kondisi-mapan dari PEDOT/Au/GO/GCE dengan penambahan berturut-turut 1,0 × 10
−5
, 1,0 × 10
−4
, dan 1,0 × 10
−3
M nitrit (a ) dan iodat (b )
Gambar 9 menunjukkan respons waktu-saat katalitik kondisi tunak dari PEDOT/Au/GO/GCE dengan penambahan berturut-turut 1,0 × 10
−3
M nitrit (Gbr. 9a, potensial dikendalikan pada 0,78 V) dan iodat (Gbr. 9b, potensial dikontrol pada 0,25 V). Hasil dari Gambar 9 menunjukkan bahwa deteksi nitrit dan iodat memiliki arus katalitik kondisi tunak yang lebih baik dalam kisaran 100–1000μM, dan waktu respons masing-masing sekitar 4 detik setelah setiap penambahan nitrit dan iodat. Plot arus kronoamperometrik vs. konsentrasi ion (sisipan pada Gambar. 9) selanjutnya menunjukkan hubungan linier yang baik antara arus puncak dan konsentrasi dalam kisaran 100–1000 μM dengan persamaan linier I(μA) = 0,0322 C + 26,422 (R
2
= 0.9995) dan Saya(μA) = 0.13757C + 6.80312 (R
2
= 0,999) untuk nitrit dan iodat, masing-masing. Yang terpenting, deteksi nitrit dan iodat oleh PEDOT/Au/GO/GCE menunjukkan respons bertahap dan memiliki respons arus yang ideal untuk deteksi elektrokimia untuk nitrit dan iodat dengan memuat sejumlah kecil komposit (5 μL dari 30 mg/L) pada elektroda karbon kaca. Selain itu, batas deteksi rendah diperkirakan masing-masing 0,53 μM dan 0,62 μM (S/N = 3) untuk nitrit dan iodat.
Respons waktu-saat katalitik kondisi-mapan dari PEDOT/Au/GO/GCE dengan penambahan berturut-turut 1,0 × 10
−3
M nitrit (a ) dan iodat (b )
Perbandingan parameter deteksi nitrit dan iodat oleh berbagai elektroda yang dimodifikasi secara kimia tercantum pada Tabel 1. Hasil perbandingan menunjukkan bahwa respons elektroda yang dimodifikasi PEDOT/Au/GO/GCE memiliki arus yang lebih rendah (9,59 μA) dari itu (17,5 A) MWNT-PAMAM-Chit selain 10 μM nitrit. Namun, respons PEDOT/Au/GO/GCE saat ini untuk penambahan 10 μM nitrit lebih tinggi daripada (0,3 μA) Nano-Au/P3MT/GCE. Selain itu, respons komposit PEDOT/Au/GO saat ini adalah 11,47 μA untuk penambahan 10 μM iodat, yang juga memberikan bukti yang lebih baik bahwa elektroda yang dimodifikasi PEDOT/Au/GO/GCE cocok [25] untuk deteksi iodat.
Gambar 10 menunjukkan elektroda modifikasi komposit PEDOT/Au/GO/GCE memberikan stabilitas yang lebih tinggi pada pengukuran amperometrik analit (1,0 mM nitrit atau 1,0 mM iodat) selama percobaan 1000 detik yang berkepanjangan. Respon tetap stabil selama percobaan, menunjukkan tidak ada efek penghambatan iodat dan produk reduksinya untuk permukaan elektroda yang dimodifikasi. Namun, dibandingkan dengan iodat, responsnya tetap tidak stabil dalam kasus nitrit.
Rekaman amperometri PEDOT/Au/GO/GCE dalam 1 mM nitrit (a ) dan iodat (b ) selama periode waktu yang lama 1000 s
Gambar 11 menunjukkan mekanisme transfer elektron langsung antara ion (nitrit atau iodat) dan GCE (elektroda karbon kaca) melalui komposit PEDOT/Au/GO/GCE. Seperti yang digambarkan pada Gambar. 11, PEDOT seperti serpih dapat bergabung dengan GO untuk membentuk struktur pipih, yang dapat menghasilkan area permukaan yang besar untuk distribusi nanopartikel Au yang seragam. Selanjutnya, elektron yang dihasilkan akan dikonduksi ke GCE melalui jalur resistansi terpendek melalui GO yang sangat konduktif yang tersebar dalam komposit seperti yang diilustrasikan pada Gambar 11. Namun, tanpa GO, elektron harus melalui media PEDOT, yang memiliki resistansi cukup besar yang menyebabkan penurunan potensial dan laju transfer elektron yang jauh lebih rendah. Oleh karena itu, GO memainkan peran penting dalam memfasilitasi pertukaran elektron antara ion (nitrit atau iodat) dan GCE karena membentuk matriks konduktif yang mengarah ke jalur hambatan listrik yang berkurang.
Mekanisme transfer elektron langsung antara ion (nitrit atau iodat) dan GCE melalui komposit PEDOT/Au/GO
Analisis Sampel Nyata
Untuk memvalidasi/menguji aplikasi praktis dari elektroda yang dimodifikasi, PEDOT/Au/GO/GCE diterapkan untuk mendeteksi konsentrasi nitrit dalam air keran dengan metode adisi standar. Volume tertentu sampel ditambahkan ke sel elektrokimia untuk penentuan nitrit dengan penentuan amperometrik. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2, pemulihan sampel berkisar antara 98,4 hingga 104,3%. Oleh karena itu, PEDOT/Au/GO/GCE dapat digunakan untuk mendeteksi nitrit dalam sampel air.
Kesimpulan
Komposit terner PEDOT/Au/GO untuk sensor elektrokimia yang menjanjikan disintesis dengan metode pemanasan solid-state. Hasilnya mengungkapkan bahwa morfologi seperti serpih PEDOT mungkin membawa beberapa kemungkinan untuk pembentukan struktur pipih dari penggabungan PEDOT dalam matriks GO, yang dapat menyebabkan area permukaan yang besar untuk distribusi nanopartikel Au yang seragam. Oleh karena itu, efek sinergis antara nanopartikel PEDOT, GO, dan Au serta luas permukaan kontak komposit yang besar menyebabkan komposit PEDOT/Au/GO menunjukkan aktivitas elektrokatalitik yang kuat terhadap oksidasi nitrit dan reduksi iodat. Dan respons saat ini dari deteksi nitrit dan iodat cukup tinggi untuk mencapai respons langkah yang jelas. Selanjutnya, komposit PEDOT/Au/GO memiliki respons arus yang ideal untuk deteksi elektrokimia untuk nitrit dan iodat dengan pemuatan komposit dalam jumlah kecil (5 μL dari 30 mg/L) pada elektroda karbon kaca.
