Вольтамперометрическое определение пероксида водорода c помощью сенсоров на основе наночастиц серебра в объектах техногенного и геологического происхождения

Abstract

Актуальность работы связана с необходимостью определения низких содержаний пероксида водорода в объектах техногенного и геологического происхождения. Цель: разработать сенсор с повышенной чувствительностью на основе наночастиц серебра для контроля окружающей среды и определить концентрацию пероксида водорода в водных объектах. Объекты: артезианская и дождевая вода, собранная в черте города и пригорода. Методы: просвечивающая электронная микроскопия, вольтамперометрия. Результаты. Форма и размер наночастиц серебра зависят от природы восстановителя. При использовании двух восстановителей боргидрида и цитрата натрия получают частицы сферической формы наименьшего размера - от 0,5 до 17,5 нм. При использовании цитрата натрия получают наночастицы серебра большего диаметра - от 10 до 55 нм, различной формы: сферические, призматические и треугольные. Наночастицы серебра, полученные с использованием боргидрида натрия, агломерированы в цепочки размером до 65 нм. Особенностью электровосстановления нанофаз серебра, полученных в присутствии цитрата натрия, на поверхности графитового электрода в 0,1 М NaOH является восстановление ионов серебра из комплексных соединений [Ag(OH)2] - . Предложен механизм электрохимических процессов перехода нанофаз серебра, полученных с использованием различных восстановителей. Этот механизм не зависит от природы восстановителя. Установлено, что катодный максимум при Ек=0,08 В соответствует процессу восстановления пероксида водорода. Зависимость катодного максимума от концентрации пероксида водорода, полученного с использованием сенсора на основе наночастиц серебра в присутствии цитрата натрия, была линейной в диапазоне от 0,1 до 1 нМ, предел обнаружения составил 0,087 нМ. Определена концентрация пероксида водорода в дождевой и артезианской воде. Предложен простой чувствительный сенсор на основе наночастиц серебра, полученный с использованием восстановителя цитрата натрия. Этот сенсор имеет широкий диапазон концентраций для определения пероксида водорода.

The research deals with determination of low levels of hydrogen peroxide in objects of technogenic and geological origins. The aim of the work was to develop a sensitive sensor based on silver nanoparticles to detect hydrogen peroxide in water objects. Objects: artesian and rainwater collected in the city and suburbs. Methods: voltammetry, transmission microscopy. Results. The shape, size and amount of silver nanoparticles depend on the nature of the reducing agent. When using two reducing agents of borohydride and sodium citrate, the smallest spherical particles - from 0,5 to 17,5 nm, are obtained. When using sodium citrate, larger silver nanoparticles - from 10 to 55 nm, in various shapes are obtained. They are as follows: rod-shaped, prismatic, triangular with a particle size from 10 to 55 nm. AgNPs-Bg have a rod-like and prismatic shapes 5-65 nm in size, connected in chains, i. e. agglomerated. The mechanism of electrochemical processes of silver nanophase transition on the surface of graphite electrode to 0,1 M NaOH in the presence of various reducing agents is proposed. The research deals with determination of low levels of hydrogen peroxide in objects of technogenic and geological origins. The aim of the work was to develop a sensitive sensor based on silver nanoparticles to detect hydrogen peroxide in water objects. Objects: artesian and rainwater collected in the city and suburbs. Methods: voltammetry, transmission microscopy. Results. The shape, size and amount of silver nanoparticles depend on the nature of the reducing agent. When using two reducing agents of borohydride and sodium citrate, the smallest spherical particles - from 0,5 to 17,5 nm, are obtained. When using sodium citrate, larger silver nanoparticles - from 10 to 55 nm, in various shapes are obtained. They are as follows: rod-shaped, prismatic, triangular with a particle size from 10 to 55 nm. AgNPs-Bg have a rod-like and prismatic shapes 5-65 nm in size, connected in chains, i. e. agglomerated. The mechanism of electrochemical processes of silver nanophase transition on the surface of graphite electrode to 0,1 M NaOH in the presence of various reducing agents is proposed.