Transcript Gold nanoparticles-modified screen

Gold nanoparticles-modified screen-printed carbon
electrodes for anodic stripping voltammetric
determination of mercury in ambient water
samples
E. Bernalte ∗, C. Marín Sánchez, E. Pinilla Gil
J. Sensors and Actuators B 161 (2012) 669– 674
Presented by Ms. Natcha Wungnaitum
1
Contents
 Introduction
 Experimental
 Result and Discussion
 Conclusions
2
Objective
The main objective of this work was
the development of a procedure for the
determination of Hg(II) by square wave
anodic stripping voltammetry (SWASV)
using a commercial gold nanoparticlesmodified screen-printed carbon
electrodes (AuNPs-SPCEs).
3
Introduction
4
Introduction
Atomic Weight 200.59
Density 3.534 g/cm3
Melting Point -38.83 °C
Boiling Point 356.73 °C
5
Introduction
Mercury Cycle
6
Introduction
commercial gold
7
Introduction
Graphene
8
Introduction
Mercury in ambient water
9
Experimental
10
Experimental
Instrumentation
PalmSens
potentiostat/galvanostat
(Palm Instruments BV,
The Netherlands)
11
Experimental
Scanning Electron Microscope (SEM)
FE-SEM S-4800II (Hitachi, USA)
12
Experimental
K-alpha X-ray photoelectron spectrometer
(XPS) system (Thermo Scientific, USA)
13
Experimental
Gold nanoparticles-modified
screen-printed carbon electrodes
( DropSens, Spain)
methacrylate voltammetric cell
(DropSens, Spain)
14
Experimental
Reagents
 10 mg/L stock solution of Hg(II) (ICP quality)
 Hiperpur grade HCl
 The ultrapure water (18.2 MΩ cm, 25 ◦C)
 subboiled HNO3
15
Experimental
Real Samples
rain water sampling was exposed to rain for
4 days in the top of a pole (150 heights)
River water sample was collected in the
River Plate
Waste water sample from an industrial water
treatment plant serving a smelting facility
was provided by A.G. Siderurgia Balboa
16
Experimental
Stripping voltammetric detection of mercury
at AuNPs-SPCE
10 mL of sample was placed in the cell
The voltammetric
measurements were
performed with
optimized parameters
17
18
19
Result and Discussion
20
Result and Discussion
Fig. 1. (A) Scanning electron microscopy (SEM) image
of the gold nanoparticles-modified screen-printed carbon
working electrode surface and
(B) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra
of the gold nanoparticles-modified screen-printed carbon
working electrode surface
21
Result and Discussion
Fig. 2. Influence of stirring speed on voltammetric
responses of 50 ng/mL of Hg(II) in 0.1 M HCl using the
gold nanoparticles-modified screen-printed carbon
electrodes
22
Result and Discussion
Fig. 3. Influence of the experimental variables (step
potential, modulation amplitude, frequency, deposition
potential and deposition time) involved in the SWASV method
23
Result and Discussion
Table 1
Determination of Hg(II) on gold nanoparticles-modified
screen-printed electrodes in rain water and river water samples.
Square-wave voltammetric stripping measurements with
a frequency of 25 Hz, step potential 6 mV, amplitude 40 mV,
deposition potential +0.2 V and deposition time 120 s.
24
Result and Discussion
Fig. 4. Calibration curve and respective stripping
voltammograms for increasing concentrations of Hg(II)
from 2 to 8 ng/mL in HCl 0.1 M by using the SWASV
optimized method at the AuNPs-modified screen-printed
carbon electrode.
25
Conclusions
26
Conclusions
Commercial disposable Au nanoparticles modified screen-printed
electrodes have been demonstrated as useful tools for mercury monitoring
in environmental waters by voltammetric stripping.
The specific advantages of screen-printed platforms
(miniaturization and low price) coupled with the unique properties of
electrode nanostructuration (no stirring for the deposition step needed)
and sensitive method for anodic stripping determination of Hg(II) in
ambient water samples.
The detection limit obtained in the low ng/mL range was better
than previously reported for screen printed gold electrodes, suitable for
pollution monitoring in water samples, as it was demonstrated by testing
certified reference material and waste water sample with good recoveries.
27
Conclusions
Thank you
28
Question
29
กราฟี น มีโครงสร้างอันเกิดจากการจัดเรี ยงกันของคาร์ บอนอะตอมแบบวง
หกเหลี่ยม (Hexagonal configuration) ในแนวระนาบ 2 มิติ หลายๆวงต่อกัน ที่
มีโครงสร้างเป็ นรู ปตาข่ายรวงผึ้ง เป็ นโครงสร้างพื้นฐานของคาร์บอน
เริ่ มต้นจากกราไฟต์ที่ประกอบด้วยชั้นของกราฟี นซึ่ งยึดเหนี่ ยวกันด้วยแรง
แวนเดอร์ วาล์ว (Van der Waals) และใช้เทคนิ คที่เรี ยกว่า Micromechanical
cleavage ดึงแผ่นกราฟี นให้มีความหนาเพียง 1 อะตอม
แผ่นกราฟี นที่ได้มีคุณสมบัติมีความสามารถในการนาไฟฟ้ าได้ดีกว่าโลหะ
หรื อสารกึ่งตัวนาชนิ ดอื่น นาความร้อนได้ดีเนื่ องจากโครงสร้างที่ เกิดจากการเรี ยง
ตัวของอะตอมคาร์ บอนเพียงอย่างเดียว
30
Methacrylates
เป็ นองค์ประกอบย่อยของ Acrylic ซึ่ ง Acrylic เป็ นชื่อทัว่ ไปของพลาสติก เป็ น
มอนอเมอร์ของพลาสติกพอลิเมอร์ Methacrylates methyl methacrylate (MMA)หรื อ
Ethyl methacrylate
methyl methacrylate ใช้ในอุตสาหกรรมทาเล็บ เป็ นส่ วนผสมในน้ ายาทาเล็บ
ต่างๆ Ethyl methacrylate ถูกใช้แทน MMA เพราะเป็ นพิษน้อยกว่า
ใช้ในการผลิตพลาสติกชนิด polymethyl methacrylate acrylic (PMMA) การ
ทาฟั นปลอม การทาเล็บเทียม การหล่อขาเทียมหรื อการผสมสาร MMA ในการต่อกระดูก
และวัสดุเคลือบพื้นผิว
ทาไมถึงใช้ methacrylate voltammetric cell มันเหมาะสมสาหรับวิธี SPEs
และถู ก ออกแบบให้ท าการวิ เ คราะห์ แ บบ batch กับ ปริ ม าตรของสารละลายระหว่ า ง 5
มิลลิลิตร และ 10 มิลลิลิตร
31
Pretreatment หมายถึ ง การน าเอาสิ่ ง ที่ เ ราไม่ ต ้อ งการออกไปจาก
ตัวอย่างที่จะวิเคราะห์ เช่น การกรอง, ตัด/บดเพื่อลดขนาด, ตกตะกอน,
ดักจับ(สาหรับไขมันและน้ ามันให้ลอยตัวขึ้นผิวน้ าแล้วทาการดักออก)
32
relative standard deviation ( %RSD ) คือ ค่าความแม่นยา
การทดลองทาง Quantitative analysis ค่า %RSD ที่ยอมรับได้คือ
≥ 5% ค่า %RSD ยิง่ มีค่าน้อยเท่าไหร่ กย็ งิ่ มีความแม่นยามากเท่านั้น
33
signal to noise ratio หรื อที่มกั เรี ยกสั้น ๆ ว่า SNR หรื อ S/N
ที่ใช้เปรี ยบเทียบระดับของสัญญาณกับเสี ยงรบกวน จะถูกกาหนด
โดยเป็ น อัต ราส่ ว นระหว่ า งสั ญ ญาณที่ ใ ช้กับ สั ญ ญาณรบกวน
สัญญาณมาก คลื่นแทรกน้อย ค่า signal to noise ratio ก็จะมาก
ใช้บอกว่าสัญญาณที่ส่งมีสญ
ั ญาณรบกวนมากแค่ไหน ยิง่ ค่าที่ได้มี
ค่ามากจะยิง่ ส่ งสัญญาณได้ดี เอาไว้วดั คุณภาพของสัญญาณ
34
detection limit หรื อ limit of detection (LOD) หมายถึง
ความเข้มข้นต่าสุ ดที่เครื่ องสามารถตรวจพบได้
35
Reproducibility คือ ความสามารถในการวัดให้ได้ผลใกล้เคียงกันทุก
ครั้ง ในสภาวะที่ต่างกัน
Repeatability คือ ความสามารถในการวัดให้ได้ผลใกล้เคียงกันทุกครั้ง
ในสภาวะเดียวกัน
สภาวะเดียวกัน คือ ผูท้ ดลองคนหรื อกลุ่มเดียวกัน เครื่ องมือชุดเดียวกัน
ห้อ งปฏิ บ ัติ ก ารเดี ย วกัน ในเวลาที่ ไ ม่ ต่ า งกัน มากเพื่ อ ทดลองตัว อย่า ง
เดียวกัน
สภาวะต่างกัน คือ ใช้วิธีเดียวกัน ผูท้ ดลองคนละกลุ่ม เครื่ องมือคนละชุด
แต่ชนิดเดียวกันรุ่ นเดียวกัน ไม่จาเป็ นต้องเป็ นห้องปฏิบตั ิการเดียวกัน ใน
เวลาต่างกันมากได้ โดยทดลองตัวอย่างเดียวกัน
36
R2 คือ ค่าที่แสดงอิทธิพลของตัวแปรอิสระทั้งหมดที่มีต่อตัวแปรตาม
ค่า R 2 มีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 1 โดยที่ 0 แสดงว่าไม่มีความสัมพันธ์ใด ๆ
ระหว่างตัวแปรตามและอิสระ , 1 แสดงว่ามีความสัมพันธ์กนั อย่าง
สมบูรณ์) ส่ วนค่าที่สามารถยอมรับได้ คือ เท่ากับ 0.995 ขึ้นไป
37
external calibration ต้องการทราบว่าสารที่ถูกแยกออกเป็ น
สารอะไรและมีความเข้มข้นเป็ นเท่าไหร่ หรื อ ต้องการทราบว่ามี
สารที่เราสนใจหรื อไม่และมีความเข้มข้นเท่าไหร่
38