Polychlorinated biphenyls (PCBs) adalah polutan organik persisten yang tersebar luas di lingkungan. Patut dicatat bahwa PCB adalah zat pengganggu endokrin, dan toksisitasnya menyebabkan kanker dan kerusakan pada sistem reproduksi mamalia, sistem kekebalan, perut, kulit, hati, dll. Pekerjaan ini bertujuan untuk mensintesis 3A-amino-3A-deoxy-( 2AS, 3AS)-β-siklodekstrin hidrat/timah disulfida bahan komposit dan untuk mempelajari sifat bahan, sifat elektrokimia, dan aplikasi untuk deteksi PCB. Timah disulfida berstruktur nano (SnS2 ) yang disintesis dengan teknik hidrotermal dan 3A-amino-3A-deoksi-(2AS, 3AS)-β-siklodekstrin hidrat dimodifikasi secara berurutan ke elektroda karbon sablon sekali pakai (SPCE) melalui titrasi menggunakan mikropipet. 3A-amino-3A-deoxy-(2AS, 3AS)-β-cyclodextrin hydrate (β-CD) meningkatkan selektivitas elektroda yang dimodifikasi. β-CD/SnS2 . yang dibuat-buat /SPCE digunakan untuk menentukan keberadaan PCB dengan voltametri siklik (CV) dan voltametri pulsa diferensial (DPV). Rentang deteksi adalah 0,625–80 μM, dengan batas deteksi sekitar 5 μM. Elektroda stabil seperti 88% setelah penyimpanan 7 hari. Hasilnya menunjukkan bahwa -CD berhasil mengenkapsulasi PCB untuk mencapai sensor elektrokimia yang mengurangi waktu dan meningkatkan kenyamanan deteksi PCB.
Pengantar
Baru-baru ini, studi tentang penghilangan polutan organik persisten (POPs) dari lingkungan dan melindungi lingkungan global menjadi signifikan [1]. Polychlorinated biphenyls (PCBs) adalah polutan di mana-mana yang tersebar luas di lingkungan [2] dan diterapkan secara luas di berbagai cabang industri, karena sifat kimianya yang sangat baik, sifat fisik [3], tidak mudah terbakar, stabilitas termal, dan sifat dielektrik. . Selain itu, PCB secara luas digunakan di berbagai industri sebagai cairan penyekat dan pendingin pada peralatan listrik di pembangkit listrik dan bangunan besar [4,5,6]. Sejak tahun 1970-an, produksi dan penggunaan komersial PCB telah dilarang di beberapa negara karena bioakumulasi, persistensi lingkungan, dan toksisitas yang kuat [1]. Namun, PCB berlebihan ditemukan di berbagai produk, seperti cairan penghantar panas dan kapasitor [3]. Nama dagang dari campuran PCB yang diteliti adalah Aroclor, yang diproduksi oleh Monsanto Chemical Company di Amerika Serikat. Lebih lanjut, campuran PCB Aroclor mengandung lebih dari 100 kongener PCB spesifik yang beragam. Sebaliknya, penggunaan PCB yang sering dapat menciptakan beberapa masalah di seluruh dunia di tanah, lingkungan perairan, dan udara, dan bahkan di tubuh manusia [7, 8]. Selain itu, sifat PCB yang persisten di lingkungan dapat menyebabkan efek kesehatan negatif pada manusia dan hewan. Oleh karena itu, peningkatan metode deteksi PCB sangat penting di lingkungan global. Saat ini, metode tradisional seperti kromatografi cair-spektrometri massa (LC/MS) dan kromatografi gas-spektrometri massa (GC/MS) [9,10,11] digunakan untuk mendeteksi PCB. Namun demikian, metode ini memiliki beberapa kelemahan, yaitu kebutuhan akan personel yang berkualitas, biaya tinggi, konsumsi waktu yang tinggi, serta kesulitan dan kerumitan preparasi sampel [12, 13]. Oleh karena itu, kontrol kuantitas PCB membutuhkan teknik yang murah, cepat, dan sistem analisis di tempat. Metode elektrokimia telah digunakan dalam aplikasi potensial yang berbeda dan penyelidikan lingkungan untuk keuntungan mereka, seperti miniaturisasi yang mudah, instrumentasi sederhana, penentuan kuantitatif yang baik, waktu respon yang cepat, dan selektivitas dan sensitivitas yang tinggi. Sampai saat ini, hanya sejumlah artikel yang telah dilaporkan didasarkan pada penentuan elektrokimia PCB [14]. Selanjutnya, elektroda yang tidak dimodifikasi memiliki laju transfer elektron yang rendah dan konduktivitas yang buruk. Oleh karena itu, modifikasi dengan material berstrukturnano atau material yang berbeda sangatlah penting. Akibatnya, 3A-amino-3A-deoksi-(2AS,3AS)-β-siklodekstrin dengan timah disulfida digunakan untuk fabrikasi pada elektroda karbon sablon (SPCE) (β-CD/SnS2 /SPCE).
Siklodekstrin (CD) adalah istilah umum untuk oligosakarida siklik, yang diklasifikasikan dari lima atau lebih molekul glukopiranosa. Lima monomer CD terpolimerisasi tidak terjadi di alam. Secara umum, CD alam diklasifikasikan sebagai -CD, -CD, dan -CD, yang terdiri dari enam, tujuh, dan delapan unit glukopiranosa. CD memiliki karakteristik hidrofilik di cincin luar dan karakteristik hidrofobik di dalam cincin molekul. Ini memiliki rongga kerucut stereoskopik dengan ukuran tertentu dan merangkum molekul dalam cincin benzena [15]. Struktur lubang molekul khusus ini memungkinkan rongga CD untuk bergabung dengan senyawa polar lemah atau kelompok fungsional untuk membentuk interaksi tuan rumah-tamu. Kemudian, dinding luar hidrofilik CD meningkatkan kelarutan air. Selanjutnya, -CD adalah molekul yang paling umum digunakan, karena biaya produksinya yang rendah dan ukuran rongga yang sedang [16]. Dalam beberapa tahun terakhir, CD telah diterapkan secara luas di industri farmasi, makanan, dan kimia serta pertanian dan teknik lingkungan. Dalam karya ini, CD digunakan dalam bentuk 3A-amino-3A-deoxy-(2AS,3AS)-β-CD hidrat, dan strukturnya ditunjukkan pada Gambar. 1.
Struktur 3A-amino-3A-deoxy-(2AS,3AS)-β-CD
Timah disulfida (SnS2 ) adalah salah satu anggota IV–VI metal dichalcogenides (MDCs) yang merupakan semikonduktor tipe-n penting dengan celah pita tidak langsung sebesar 2,2 eV [17]. SnS2 telah dikembangkan sebagai blok bangunan penting untuk aplikasi elektronik dan optoelektronik yang berkelanjutan. SnS2 memiliki kadmium diiodida berlapis (CdI2 ) struktur seperti kristal yang terdiri dari atom timah yang diapit antara dua atom belerang (S-Sn-S) dengan ikatan kovalen, dan lapisan belerang yang berdekatan terhubung satu sama lain melalui gaya tarik van der Waals [18]. SnS2 material telah banyak digunakan dalam penelitian, karena aplikasi potensial mereka termasuk optoelektronika, nanoelektronika, pemanenan cahaya, dan aplikasi konversi energi [19]. Selanjutnya, aktivitas teoritis maksimum SnS2 nanomaterial menunjukkan kompatibilitas dan penerapan yang lebih baik dalam sensor elektrokimia [20]. Akibatnya, SnS2 nanomaterial digunakan untuk preparasi -CD/SnS2 komposit.
Dalam penelitian ini, kami mendemonstrasikan sintesis SnS2 dan persiapan -CD/SnS2 bahan komposit. SnS2 nanomaterial disintesis melalui metode sintesis hidrotermal. Hidrat 3A-amino-3A-deoxy-(2AS,3AS)-β-CD dimodifikasi secara berurutan ke elektroda karbon screen-printed (SPCE) sekali pakai dengan titrasi menggunakan mikropipet. 3A-amino-3A-deoxy-(2AS,3AS)-β-CD hydrate (β-CD) meningkatkan selektivitas elektroda yang dimodifikasi. Bahan yang dihasilkan diperiksa dengan teknik spektrofotometri dan voltametri yang menguntungkan. β-CD/SnS2 . yang dibuat-buat /SPCE digunakan untuk deteksi elektrokimia PCB.
Bahan dan Metode
Materi
Tioasetamida (C2 H5 NS, 98%) dan timah tetraklorida pentahidrat (SnCl4 ·5H2 O, tetrachlorostannane) dibeli dari Alfa (AS) dan Showa (Jepang). Metanol (CH3 OH, metil alkohol 99,9%) diperoleh dari J.T. Tukang roti. Dinatrium hidrogen fosfat (Na2 HPO4, sec-natrium fosfat 99%), natrium dihidrogen fosfat (NaH2 PO4 , monosodium fosfat 98%), natrium hidroksida (NaOH, soda api 97%), kalium heksasianoferat(II) ((K4 [Fe(CN)6 ]), kalium ferrosianida 98,5-102,0%), dan kalium heksasianoferat(III) ((K3 [Fe(CN)6 ]), potassium ferricyanide < 10 μm, 99%) diterima dari Sigma-Aldrich, Jerman. 3A-Amino-3A-deoxy-(2AS,3AS)-β-CD (C42 H71 TIDAK34 .XH2 O, DTXSID20462166) dibeli dari basechem (http://www.basechem.org) dan PCB (Aroclor 1016) (C12 H7 Cl3 , bahan referensi bersertifikat, 200 μg/mL dalam metanol) diterima dari Merck, Sigma Aldrich (Jerman).
Instrumen
Sifat morfologi permukaan bahan yang disintesis diselidiki menggunakan mikroskop elektron pemindaian emisi lapangan (pencitraan berkualitas tinggi dan mikroskop analitik canggih (FE-SEM ZEISS (Sigma, Jerman)). Sifat kristal dari heksagonal dua dimensi (2D) SnS2 bahan diperiksa dengan difraksi serbuk sinar-X (XRD) dan data XRD dikumpulkan melalui Serbuk X'Pert3 (PANalytical/Nederland). Analisis difraksi serbuk menghasilkan difraktogram sinar-X, menunjukkan konsentrasi fase (area puncak), fase kristal yang ada (posisi puncak), ukuran/regangan kristal (lebar puncak), dan kandungan amorf (punuk latar belakang). Penguji pH pH 510 (Eutech Instrument/UK) digunakan untuk memantau pH di seluruh eksperimen. Fitur elektrokimia dan kinetika elektroda dari berbagai elektroda yang dimodifikasi diuji menggunakan CHI6114E, CH Instruments/USA. Ketika tiga elektroda konvensional digunakan, SPCE berfungsi sebagai elektroda kerja, elektroda Ag/AgCl dan Pt berfungsi sebagai elektroda referensi dan lawan. Elektrolit mengandung larutan campuran garam darah kuning 3 mM (K4 [Fe(CN)6 ]), 3 mM garam darah merah (K3 [Fe(CN)6 ]), dan larutan kalium klorida (KCl) 0,1 M. Rentang pemindaian jendela potensial yang diterapkan adalah 0,6 V–1,0 V dan kecepatan pemindaian 0,05 V/dtk.
Sintesis Timah Disulfida
Awalnya, sekitar 0,351 g prekursor timah SnCl4 ·5H2 O dan 0,3 g C2 H5 NS dicampur dengan 70 mL air deionisasi. Campuran larutan diaduk selama 1 jam dalam suhu kamar. Kemudian ditambahkan NaOH 1 M secara perlahan untuk mengatur pH larutan dan mempertahankan pH larutan sekitar 10,5. Kemudian, campuran larutan homogen yang terdispersi dengan baik dituangkan ke dalam autoklaf hidrotermal stainless steel dan dipanaskan dalam oven dari 25 hingga 200 °C (pemanasan tahap pertama:25 °C → 200 °C, 1 jam; pemanasan tahap kedua:200 °C, 11 jam). Setelah dipanaskan, larutan didinginkan sampai suhu kamar. Kemudian, larutan yang terkumpul dicuci beberapa kali dengan sentrifugasi menggunakan air deionisasi dan etanol (6000 rpm, 30 menit). Terakhir, bubuk timah disulfida dilarutkan dalam air deionisasi, dituangkan ke dalam cawan evaporasi, dan dikeringkan dalam inkubator.
Persiapan dan Pembuatan -CD/SnS2 dengan SPCE yang Dimodifikasi
Pertama, larutan 1 mM -CD disiapkan dalam 100 mL air deionisasi. Sebaliknya, 0,02 g SnS2 dilarutkan dalam 5 mL air deionisasi dan titrasi 2 μL SnS2 larutan dengan mikropipet ke permukaan SPCE. Kemudian dikeringkan dalam vacuum dryer selama 10 menit dan dititrasi hingga kering sebanyak lima kali. Setelah itu, 2 μL larutan berair yang mengandung -CD dititrasi pada permukaan nano SnS2 - SPCE yang dimodifikasi dan dikeringkan selama 10 menit dalam pengering vakum. -CD/SnS2 . yang telah disiapkan bahan dimodifikasi dengan SPCE dan fabrikasi -CD/SnS2 /SPCE ditunjukkan pada Gambar. 2.
Persiapan dan pembuatan -CD/SnS2 /SPCE
Hasil dan Diskusi
Analisis Struktur Kristal SnS2
Sifat kristal dari SnS yang disintesis2 dievaluasi menggunakan XRD. Gambar 3 menunjukkan pola difraksi SnS2 menunjukkan puncak pada 15°, 29°, 30°, 31°, 41°, 46°, 50°, 51°, 53°, dan 70°, yang dikaitkan dengan (001), (100), (011 ), (002), (012), (003), (110), (111), (103), dan (113) masing-masing. Hasil ini menunjukkan fase heksagonal SnS2 [JCPDS (89-2358)], yang merupakan konfirmasi SnS2 formasi [21].
Pola XRD dari SnS2
Analisis Morfologi Permukaan SnS2
Morfologi permukaan SnS2 material diperiksa menggunakan FE-SEM, dan gambarnya ditunjukkan pada Gambar. 4. Dapat dilihat bahwa nanoflake seperti SnS terstruktur2 dengan bentuk heksagonal. Pada perbesaran yang lebih tinggi (Gbr. 4a) dan (Gbr. 4b), SnS2 memiliki lebar kira-kira 322, 298, dan 220 nm.
a Gambar FESEM dari SnS pada perbesaran yang berbeda. b Nanoflakes memiliki lebar kira-kira 322, 298, dan 220 nm
Analisis Impedansi Elektrokimia dan Pengaruh Larutan Elektrolit
Analisis impedansi elektrokimia diuji pada tiga elektroda modifikasi yang berbeda seperti SPCE telanjang, SnS2 /SPCE, dan -CD/SnS2 /SPCE dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 5a. Dapat dilihat bahwa SPCE telanjang menunjukkan daerah setengah lingkaran yang besar dan resistansi transfer muatan yang lebih tinggi karena SPCE telanjang memiliki konduktivitas yang lebih rendah. Kemudian, SnS2 -SPCE yang dimodifikasi memiliki resistansi transfer muatan terendah daripada SPCE telanjang karena modifikasi material SPCE. Selanjutnya, -CD/SnS2 /SPCE menunjukkan kecepatan transfer elektron yang cepat dan konduktivitas yang tinggi dibandingkan elektroda lainnya. Oleh karena itu, -CD/SnS2 . yang dibuat-buat /SPCE digunakan untuk aplikasi elektrokimia lebih lanjut.
a Spektrum EIS dari elektroda yang dimodifikasi berbeda:SPCE telanjang, SnS2 /SPCE, dan -CD/SnS2 /SPCE. b -CD/SnS2 /SPCE elektroda termodifikasi dalam PBS (pH = 7.4) (hitam) dan 3 mM garam darah kuning, 3 mM garam darah merah, 0,1 M larutan KCl (merah) dalam larutan campuran 80 μM PCB Aroclor (1016)
Elektroda kerja -CD/SnS2 /SPCE diuji dalam dua jenis elektrolit yang berbeda:elektrolit (1):konsentrasi 10 mM phosphate-buffered saline (PBS), pH = 7.4; dan elektrolit (2):3 mM garam darah kuning, 3 mM garam darah merah, 0,1 M kalium klorida (KCl). Kedua larutan elektrolit yang mengandung campuran 80 μM PCB (Aroclor 1016) ini dipindai dengan voltametri siklik (CV) pada tegangan potensial yang diterapkan − 0,6–1,0 V dan laju pemindaian 0,05 V/s. Dapat dilihat pada Gambar 5b, bentuk puncak elektrolit 1:Elektrolit PBS tidak terlihat. Sebagai perbandingan, elektrolit (2) menunjukkan puncak redoks yang terdefinisi dengan baik dengan respons arus puncak maksimum. Oleh karena itu, elektrolit (2) cocok untuk mendeteksi PCB (Aroclor 1016).
Kinerja Elektrokimia dari Berbagai Elektroda yang Dimodifikasi
Kinerja elektrokimia dari berbagai elektroda yang dimodifikasi, yaitu SPCE telanjang, SnS2 /SPCE, dan -CD/SnS2 /SPCE, diselidiki menggunakan voltametri siklik (CV). Tiga elektroda pertama (SPCE telanjang, SnS2 /SPCE, dan -CD/SnS2 /SPCE) yang direndam dalam elektrolit mengandung campuran garam darah kuning 3 mM dan garam darah merah 3 mM dalam larutan KCl 0,1 M dan jendela potensial dari 0,6 hingga 1,0 V, laju pemindaian pada 0,05 V/s. Selanjutnya, -CD/SnS2 /SPCE direndam dalam elektrolit yang mengandung PCB (Aroclor 1016) dan dicatat dengan prosedur yang sama. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6a, SnS2 /SPCE memiliki peningkatan arus yang signifikan dibandingkan dengan SPCE telanjang. -CD/SnS2 /SPCE menampilkan arus yang lebih tinggi daripada elektroda modifikasi lainnya, karena konduktivitasnya yang baik dan tidak menghalangi transfer elektron. Terakhir, -CD/SnS2 /SPCE direndam dalam larutan elektrolit yang mengandung PCB (Aroclor 1016), dan kerapatan arus tiba-tiba berkurang. Karena rongga hidrofobik -CD digabungkan dengan molekul PCB dan interaksi tuan rumah-tamu antara permukaan elektroda -CD dan PCB. Kemudian, zat tersebut menghambat redoks ([Fe(CN)6 ]
3−/4−
) molekul dari mencapai permukaan elektroda dan yang menghambat proses elektrokimia. Saat PCB memasuki rongga CD, ada penurunan konduktivitas yang signifikan.
a Kurva CV dari tiga elektroda pertama:SPCE telanjang, SnS2 /SPCE, dan -CD/SnS2 /SPCE dalam elektrolit yang mengandung campuran garam darah kuning 3 mM, garam darah merah 3 mM, larutan KCl 0,1 M, dan -CD/SnS lainnya2 /SPCE dalam elektrolit yang mengandung PCB (Aroclor 1016) jendela potensial dari 0,6 hingga 1,0 V dengan laju pemindaian 0,05 V/dtk. b CV dari analisis laju pemindaian yang berbeda (0,01 V/s hingga 0,1 V/s) dilakukan pada 80 μM PCB (Aroclor 1016) dalam larutan campuran 3 mM garam darah kuning, 3 mM garam darah merah, dan 0,1 M KCl. c Plot kalibrasi menggambarkan akar kuadrat dari laju pemindaian versus kerapatan arus puncak anodik dan katodik
Pengaruh Kecepatan Pemindaian
Analisis dilakukan pada tingkat pemindaian yang berbeda untuk memeriksa kinetika reaksi dan menyelidiki pengaruh pada arus puncak dan potensial. -CD/SnS2 /SPCE digunakan sebagai elektroda kerja, dan elektrolitnya adalah larutan campuran garam darah kuning 3 mM, garam darah merah 3 mM, dan kalium klorida (KCl) 0,1 M. Kemudian, 80 M PCB (Aroclor 1016) ditambahkan ke larutan campuran dan dipindai oleh CV. Eksperimen dilakukan dengan kecepatan pemindaian yang berbeda mulai dari 0,01 hingga 0,10 V/s. Seperti yang dapat dilihat dari Gambar 6b, saat meningkatkan laju pemindaian, waktu reaksi elektrokimia menjadi lebih pendek dan respons arus meningkat. Sebaliknya, ketika laju pemindaian lebih kecil, waktu reaksi elektrokimia lebih lama dan respons arus lebih kecil. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6b, nilai arus puncak diregresi secara linier oleh akar kuadrat dari kecepatan pemindaian yang berbeda (V
1/2
), sedangkan arus puncak redoks (Ipa dan Ipc) berbanding lurus dengan akar kuadrat laju pemindaian. Hasil ini menunjukkan bahwa proses reaksi elektrokimia adalah proses yang dikendalikan difusi. Selanjutnya, nilai koefisien korelasi puncak anodik dan katodik direalisasikan pada R
2
= 0,9937 dan R
2
= 0.9934 (Gbr. 6c). Selanjutnya, nilai konstanta laju transfer elektron (ks ) dihitung berdasarkan persamaan Laviron [22].
Dimana ks adalah konstanta laju transfer elektron, adalah koefisien transfer muatan, n adalah koefisien transfer elektron molekul selama reaksi, adalah laju pemindaian, A adalah luas permukaan elektroda, R adalah konstanta gas, F adalah konstanta Faraday, T adalah suhu, dan Ep adalah beda potensial puncak.
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan nilai :
Di sini, Ep/2 adalah potensi setengah puncak dan parameter lainnya serupa. Nilainya adalah = 0.236, n = 1, = 0,05 (V/s), A = 0,071 (cm
2
), R = 8.314 (J K
− 1
mol
− 1
), B = 96,485 (C mol
− 1
), T = 298 (K), dan Ep = 0,39(V).
Setelah perhitungan, konstanta laju transfer elektron ks = 0.039(s
−1
) Bisa didapatkan. Selain itu, nilai cakupan permukaan dihitung dengan analisis kecepatan pemindaian yang berbeda menggunakan persamaan berikut:[23].
Dimana adalah cakupan permukaan dan I p adalah arus puncak anodik; parameter lainnya telah dijelaskan. AkuP =2,702 × 10
−5
(A) dan n = 1, dan semua nilai lainnya sama dengan yang ada pada persamaan sebelumnya. Nilai cakupan permukaan (τ) kemudian ditemukan menjadi 0,814 × 10
−8
mol cm
−2
.
Pengaruh Konsentrasi Berbeda
Aktivitas elektrokatalitik -CD/SnS2 /SPCE pada penambahan konsentrasi yang berbeda dari PCB (Aroclor 1016) dievaluasi menggunakan CV. Gambar 7a menunjukkan kurva CV dari PCB (Arocolor1016) dan tidak ada perubahan antara konsentrasi 0,625 dan 2,5μM. Perubahan signifikan dari CV diperoleh hanya setelah penambahan 5 M PCB (Aroclor 1016) atau lebih. Gambar 7b menunjukkan kurva CV menurut konsentrasi PCB (Aroclor 1016) 5, 10, 20, 40, dan 80 μM. Dapat diamati bahwa ketika konsentrasi PCB (Aroklor 1016) meningkat, reaksi redoks [Fe(CN)6 ]
3−/4−
dihambat. Difusi molekul mencapai permukaan elektroda, yang menghambat proses elektrokimia. Hambatan transfer elektron sebanding dengan jumlah molekul PCB yang terperangkap CD (Aroclor 1016). Oleh karena itu, intensitas sinyal arus yang diukur secara bertahap dikurangi dengan penambahan PCB (Aroclor 1016). Hasil ini menunjukkan bahwa batas deteksi PCB saat ini (Arocolor 1016) adalah 5 μM. Selain itu, Gambar 7c menunjukkan bahwa arus redoks yang diukur dari konsentrasi PCB (Aroclor 1016) 5-80 μM memiliki hubungan linier dengan logaritma konsentrasi. Koefisien korelasi yang dihasilkan R
2
nilai oksidasi dan reduksi berturut-turut adalah 0,9783 dan 0,981. Ini menunjukkan bahwa -CD/SnS2 /SPCE mencapai aktivitas elektrokatalitik yang sangat baik.
CV dari -CD/SnS2 /SPCE di a konsentrasi berbeda dari PCB tambahan (Aroclor 1016) dari 0,625 hingga 2,5 μM, b konsentrasi berbeda dari PCB tambahan (Aroclor 1016) dari 5 μM hingga 80 M. c Plot antara konsentrasi log PCB (Aroclor 1016) dan rapat arus puncak anodik dan katodik
Analisis Voltametri Pulsa Diferensial
Metode analisis voltametri pulsa diferensial (DPV) adalah metode yang sangat sensitif dibandingkan dengan teknik voltametri lainnya. Berbagai konsentrasi—0,625 μM, 1,25 μM, 2,5 μM, 5 μM, 10 μM, 20 μM, 40 μM, dan 80 M—dari PCB (Arolor 1016) diukur dengan metode DPV (Gbr. 8a–d). Kemudian, kelompok kontrol dengan konsentrasi metanol 0,625 μM, 1,25 M, dan 2,5 M diuji. Sampel dengan konsentrasi 5 μM, 10 M, 20 μM, 40 M, dan 80 M diuji secara terpisah (Gbr. 9a–e). Gambar 8a dan b menunjukkan arus puncak reduksi bergantung pada penambahan konsentrasi PCB yang berbeda (Aroclor 1016). Gambar 8a menunjukkan perbedaan konsentrasi penambahan PCB (Aroklor1016) pada 0,625–10 μM ke dalam larutan elektrolit. Intensitas arus ditingkatkan secara bertahap hingga 5 μM, setelah penambahan arus tiba-tiba berkurang. Gambar 8b menunjukkan penambahan konsentrasi PCB yang lebih tinggi (Arocolor 1016) (5–80 μM); kerapatan arus berkurang secara linier. Karena PCB dienkapsulasi dalam rongga -CD sebagai molekul tamu hidrofobik. Ketika inklusi tamu terbentuk, redoks [Fe(CN)6 ]
3−/4−
diblokir karena [Fe(CN)6 ]
3−/4−
tidak dapat mencapai permukaan elektroda, dan fenomena ini menghambat proses reaksi elektrokimia. Ketika PCB memasuki rongga hidrofobik -CD, kekuatan sinyal saat ini turun. Seperti percobaan DPV serupa pada Gambar. 8c, d, tetapi di sini disebutkan arus puncak oksidasi PCB (Aroclor 1016). Pada Gambar. 8e, regresi linier untuk reaksi reduksi adalah y = − 0.111x + 0.399 dengan koefisien korelasi (R
2
= 0,9869) dan reaksi oksidasinya adalah y = 0.0571x − 0.2877 dengan R
2
= 0.9436; nilai-nilai ini diperoleh dari Gambar. 8b, d. Penentuan elektrokimia PCB berdasarkan -CD/SnS2 /SPCE dibandingkan dengan laporan sebelumnya dan hasil yang tercantum di Tabel 1.
a , b Respon DPV dari arus puncak reduksi tergantung pada penambahan konsentrasi PCB yang berbeda (Aroclor 1016). Penambahan konsentrasi PCB (Aroclor1016) yang berbeda pada 0,625–10 μM ke dalam larutan elektrolit (a ). Penambahan konsentrasi yang lebih tinggi dari PCB (Aroclor 1016) (5–80 μM) (b ). c , d Arus puncak oksidasi tergantung pada penambahan konsentrasi PCB yang berbeda (Aroclor 1016). e Plot antara kepadatan arus puncak oksidasi dan reduksi versus konsentrasi log PCB (Aroclor 1016)
a , c Menampilkan arus puncak reduksi dan oksidasi tergantung pada konsentrasi PCB 1,25–10 μM yang dilarutkan dalam elektrolit metanol. b , d Menunjukkan penambahan konsentrasi tertinggi PCB (Aroclor 1016) (5 hingga 80 μM) ke dalam elektrolit metanol dan sesuai dengan arus puncak reduksi dan oksidasi
Selanjutnya, Gambar 9a, c menunjukkan bahwa arus puncak reduksi dan oksidasi bergantung pada konsentrasi PCB (Aroklor 1016) 1,25–10μM yang dilarutkan dalam elektrolit metanol. Dari Gambar 9a, c, arus maksimum diperoleh pada konsentrasi 1,25 μM kemudian respons arus dikurangi untuk penambahan yang lebih tinggi. Selanjutnya, Gambar 9b, d menunjukkan penambahan konsentrasi tertinggi PCB (Aroclor 1016) (5 hingga 80 μM) ke dalam elektrolit metanol dan sesuai dengan arus puncak reduksi dan oksidasi. Sedangkan pada penambahan konsentrasi PCB (Aroclor 1016), arus menurun secara linier. Karena pembentukan kompleks inklusi PCB antara -CD. Selain itu, Gambar 10 menunjukkan perbandingan konsentrasi 5 μM PCB (Aroclor 1016) dalam metanol dan tanpa metanol. Arus reduksi yang lebih tinggi diperoleh untuk PCB (Aroclor 1016) tanpa penambahan metanol. Hasil ini menjelaskan bahwa batas deteksi terendah Aroclor1016 adalah 5 μM dan metanol adalah 1,25 μM. -CD/SnS2 /SPCE mendeteksi PCB analit (Aroclor 1016), meskipun mengandung metanol. Namun, itu tidak terpengaruh oleh metanol yang menyiratkan bahwa -CD digabungkan dengan PCB (Aroclor 1016). Afinitasnya lebih tinggi daripada metanol, dan -CD membentuk kompleks inklusi tuan rumah-tamu melalui PCB yang dienkapsulasi rongga hidrofobik (Aroclor 1016).
Respons DPV untuk perbandingan 5 μM PCB yang ditambahkan (Aroclor 1016) dalam metanol dengan larutan khusus metanol
Uji Stabilitas
Stabilitas -CD/SnS2 /SPCE diselidiki oleh CV. Percobaan studi stabilitas dilakukan selama 7 hari dan elektroda kerja disimpan pada suhu kamar. Perubahan saat ini diukur sekali sehari; di sini, nilai awal hari ini adalah I0 dan perubahan nilai saat ini adalah I . Variasi saat ini dihitung menggunakan pembagian nilai saat ini setiap hari dengan nilai saat ini awal; plot data yang sesuai ditunjukkan pada Gambar. 11. Dapat dilihat bahwa -CD/SnS2 /SPCE menampilkan nilai stabilitas hingga 88% pada suhu kamar (7 hari).
Bagan uji stabilitas ditempatkan pada suhu kamar selama 7 hari pada -CD/SnS2 /SPCE
Kesimpulan
Dalam naskah ini, kami mendemonstrasikan sintesis hidrotermal nano-timah disulfida (SnS2 ). -CD/SnS2 /SPCE dibuat menggunakan metode titrasi dengan mikropipet. β-CD/SnS2 . yang dibuat-buat /SPCE berhasil diterapkan untuk penentuan PCB (Aroclor 1016). Menariknya, elektroda yang dimodifikasi memiliki rentang deteksi linier dari 0,62 hingga 80 μM dan batas deteksi 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.
Ketersediaan Data dan Materi
Semua data yang dihasilkan atau dianalisis selama penelitian ini disertakan dalam artikel yang dipublikasikan ini.
