ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ
Electrode materials based on titanium dioxide modified with zinc ions and gold nanoparticles, synthesized by sol-gel method, were used to determine the concentration of Cu (II) in liquids by stripping voltammetry method. Determination of Cu (II) was done using background solutions based on 0.4 M for...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/61 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Chemistry Journal |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Ukrainian Chemistry Journal| _version_ | 1871465549615071232 |
|---|---|
| author | Vorobets, Vera Kolbasov , Gennadii Fomanyuk, Sergii Smirnova, Nataliia Linnik, Oksana |
| author_facet | Vorobets, Vera Kolbasov , Gennadii Fomanyuk, Sergii Smirnova, Nataliia Linnik, Oksana |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Vera Vorobets",
"institution": "Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry N.A.S of Ukraine, Kiev, Palladin av., 32\/34,03142 Ukraine"
},
{
"author": "Gennadii Kolbasov ",
"institution": "Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry N.A.S of Ukraine, Kiev, Palladin av., 32\/34,03142 Ukraine"
},
{
"author": "Sergii Fomanyuk",
"institution": "Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry N.A.S of Ukraine, Kiev, Palladin av., 32\/34,03142 Ukraine"
},
{
"author": "Nataliia Smirnova",
"institution": "Chuiko Institute of Surface Chemistry, NAS of Ukraine, General Naumov Street, 17, Kyiv-164, 03164, Ukraine"
},
{
"author": "Oksana Linnik",
"institution": "Chuiko Institute of Surface Chemistry, NAS of Ukraine, General Naumov Street, 17, Kyiv-164, 03164, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Vorobets, Vera |
| baseUrl_str | https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T08:23:40Z |
| description | Electrode materials based on titanium dioxide modified with zinc ions and gold nanoparticles, synthesized by sol-gel method, were used to determine the concentration of Cu (II) in liquids by stripping voltammetry method. Determination of Cu (II) was done using background solutions based on 0.4 M formic acid and ammonium acetate buffer (pH = 7.5) using the standard addition method with a potential scanning speed of 50 mV•s-1. The solution was stirred during the preliminary electrolysis at a potential of -1400 mV (vs silver-chloride reference electrode) for 120 seconds and then the potential was scanned from -1200 mV to + 200 mV. It is shown that the background solution based on ammonium acetate buffer provides a higher sensitivity and a good selectivity of peaks for the determination of copper compared to the background solution based on formic acid. Determined that value of the analytical signal of copper in the studied model solutions based on ammonium acetate and formic acid is proportional to the concentration of copper ions in the solution. To increase the selectivity of stripping voltammetry method in determining copper concentrations in solutions, an inversion spectral photoelectrochemical method was proposed, the essence of which is preliminary electroconcentration of the elements under investigation in the cathode potential region and subsequent measurement of the spectral photoelectrochemical characteristics of electroconcentration products. It has been found that in solutions of 1M ammonium acetate containing Cu2+ ions, the cathodic polarization of TiO2-based photoelectrode leads to the appearance of a cathode photocurrent and the values of photocurrent quantum yield increase with increasing content of copper ions in the solution. The spectral sensitivity of the surface layer corresponds to the absorption spectrum of Cu2O. The sensitivity of stripping voltammetry method to copper Cu (II) using the materials studied was 0.3 mg•l-1. It is shown that the inversion photoelectrochemical method is promising in the selective determination of copper concentration in liquids. |
| doi_str_mv | 10.33609/0041-6045.85.7.2019.24-30 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:43:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
ФІЗИЧНА ХІМІЯ
24 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7
УДК 541.13+543.272.1 doi: 10.33609/0041-6045.85.7.2019.24-30
В.С. Воробець*1, С.С. Фоманюк1, Г.Я. Колбасов1, Н.П. Смірнова2, О.П. Ліннік2
ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ
З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ
1 Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І.Вернадського НАН України,
просп. Паладіна 32/34, 03680 Київ-142, Україна
2 Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України,
вул. Генерала Наумова, 17, Київ, 03164, Україна
*е-mail: vorobetsvs@i.ua
Показанo можливість використання електродних матеріалів на основі діоксиду титану,
модифікованого іонами цинку та наночастинками золота для визначення концентрації
Сu(II) у рідинах методом інверсійної вольтамперометрії (ІВАМ) та інверсійним фотоеле-
ктрохімічним методом (ІФМ). Чутливість методу до Cu2+ — 0.3 мг/л. Показано, що інвер-
сійний фотоелектрохімічний метод перспективний при селективному визначенні концен-
трації міді в рідинах.
К л ю ч о в і с л о в а : діоксид титану, визначення міді(II), інверсійна вольтамперометрія,
інверсійний фотоелектрохімічний метод.
ВСТУП. Мідь відіграє важливу роль у
процесі життєдіяльності організмів. В органі-
змі людини іони міді(ІІ) беруть участь в оки-
сно-відновних процесах і нестача їх усклад-
нює лікування і профілактику різних захво-
рювань (таких як хвороби Менкеса, Вільсо-
на, Альцгеймера, Паркінсона та ін.) [1, 2].
Надлишок міді приводить до ураження шлу-
нково-кишкового тракту, анемії, гепатиту та
інших захворювань. Тому визначення конце-
нтрації міді як у питній воді, так і в організмі
людини з використанням високочутливих ме-
тодів є актуальною проблемою. Одним із та-
ких є метод інверсійної вольтамперометрії
(ІВАМ), сутність якого полягає в концентру-
ванні елементів, що аналізуються, у катодній
області потенціалів і подальшому електро-
розчиненні продуктів відновлення цих еле-
ментів в анодній області [3].
Електроди для ІВАМ зазвичай виготов-
ляють із твердих інертних (золота, платини)
чи рідких (ртуть) металів або різних форм
вуглецю (скловуглець, піролітичний графіт
або спектральні вуглі, імпрегновані парафі-
ном або полімером, а також вугільні пастові
електроди) [3–5]. Однак висока вірогідність
протікання на цих електродах побічних реак-
цій створює перешкоди для аналітичних сиг-
налів елементів, що визначаються, та токси-
чність парів ртуті вимагає пошуку нових не-
дорогих нетоксичних, хімічно інертних ма-
теріалів із стабільними характеристиками для
методу ІВАМ. У попередніх роботах нами
було розроблено методи синтезу плівок на
основі діоксиду титану та Zn2+/TiO2 з наноча-
стинками (НЧ) благородних металів. Визна-
чено режими УФ-опромінення та термообро-
бки синтезованих темплатним золь-гель ме-
тодом плівок, що дозволяють сформувати НЧ
певного розміру [6]. Встановлена залежність
між складом електродів, одержаних нанесен-
ням плівок на титанові пластини, та їх актив-
ністю в реакції електрокаталітичного віднов-
лення кисню [7]. Метою даної роботи є дос-
лідження придатності синтезованих електро-
дів на основі плівок модифікованого діок-
В.С. Воробець, С.С. Фоманюк, Г.Я. Колбасов, Н.П. Смірнова, О.П. Ліннік, 2019
mailto:vorobetsvs@i.ua
Визначення концентрації Сu(ІІ) у водному середовищі…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7 25
сиду титану для визначення концентрацій
Cu(II) методом ІВАМ. Крім того, показано,
що для цих цілей буде використано новий
інверсійний фотоелектрохімічний (ІФЕ) ме-
тод визначення елементів, завдяки якому мо-
жливо суттєво підвищити чутливість та селе-
ктивність методу ІВАМ завдяки вимірам спе-
ктрів фотоструму в анодній області для на-
копичених методом ІВАМ продуктів реакцій.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА.
Електроди на основі плівок нанодисперсного
діоксиду титану, модифікованого іонами
цинку та наночастинками золота, одержували
за допомогою золь-гель методу [6]. Для мо-
дифікування НЧ золота до золю, що містив
тетраізопропоксид титану, ацетат цинку та
нейонний кополімер Pluronic P123, додавали
тетрахлорауратну кислоту (3 % мол.). Золь
наносили на титанові субстрати методом ви-
тягування, кожен шар висушували при 60 ºC
30 хв, опромінювали УФ-світлом протягом
10 хв, потім прожарювали, поступово підви-
щуючи температуру (1.5 ºC хв–1 ) до 500 ºC та
витримували 2 години.
Таким чином, Au3+-іони відновлюються
в бінарному золі Zn- та Ti-металорганічних
сполук. У золі відбувається часткова криста-
лізація TiO2 та часткове відновлення Au3+-
іонів, що завершуються при термо- та УФ-
обробці. Синтезовані плівки, згідно з даними
КР-спектроскопії, мають структуру анатазу,
НЧ золота з розмірами 3–10 нм рівномірно
розподілені в плівці [6]. Для визначення
Cu(ІІ) методом ІВАМ було застосовано 3 %
Au/Ti1–xZnxO2 електроди, які мали високу ак-
тивність у процесі електрокаталітичного від-
новлення кисню та розташування енергетич-
них рівнів [7], термодинамічно вигідне для
перебігу процесів відновлення.
Визначення токсичних елементів мето-
дом інверсійної вольтамперометрії вимагає
вибору складу фонового електроліту, потен-
ціалу і тривалості електролізу, а також швид-
кості розгортки потенціалу при реєстрації
вольтамперної кривої. Визначення Cu(ІІ) на 3
% Au/Ti1–xZnxO2-електродах методом ІВАМ
проводили у фонових електролітах на основі
0.4 М мурашиної кислоти та ацетату амонію
(рН 7,5) при наступних умовах: електрохімі-
чне очищення індикаторного електрода при
потенціалі +(100–200) мВ протягом 20 с, на-
копичення міді у вигляді оксиду міді на по-
верхні індикаторного електрода при потенці-
алі –1400 мВ протягом 120 с та наступне
анодне розчинення оксиду при лінійній роз-
гортці потенціалу від –1200 до +200 мВ зі
швидкістю 50 мВ/с.
Досліди по визначенню концентрації
іонів Сu(ІІ) у розчинах методом ІВАМ про-
водили в трьохелектродній електрохімічній
комірці, де в якості індикаторного електрода
використовували плівки ТіО2, модіфіковано-
го Zn2+-іонами та наночастинками Au, в яко-
сті електроду порівняння — хлор-срібний
електрод і допоміжного електроду — плати-
ну. Пробу кожного зразка визначали як сере-
днє значення 3–4 вимірів. Концентрацію
Сu(ІІ) у комірці встановлювали методом до-
бавок, для чого використовували розчини,
що містять певну кількість міді, які були
приготовані на основі стандартних зразків і
бідистильованої води.
Фотоелектрохімічні властивості плівок
TiO2 у розчинах з вмістом іонів міді дослі-
джували за допомогою установки, до складу
якої входили ксенонова лампа потужністю
0.5 кВт, монохроматор МДР-2 та потенціо-
метр EP 21. Вимірювання фотоелектрохіміч-
ного струму проводили у трьохелектродній
комірці з кварцовим віконцем. Комірку запо-
внювали розчином, що містив іони міді, до
якого додавали оцтовокислий амоній до кон-
центрації 1 моль/л та 1 моль/л хлориду калію
для збільшення чутливості методу. Після ко-
жного вимірювання плівки TiO2 виймали з
розчину, промивали та протравлювали про-
тягом 5 хвилин 1М розчином HCl для вида-
лення Cu2O з поверхні TiO2.
ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ. Ви-
значення концентрації Cu(ІІ). Встановлено,
що на анодній вольт-амперній кривій фоно-
вого електроліту (0.4 моль·л–1 мурашиної ки-
В.С. Воробець, С.С. Фоманюк, Г.Я. Колбасов, Н.П. Смірнова, О.П. Ліннік
26 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7
слоти та/або ацетату амонію) в інтервалі по-
тенціалів –1100 – +100 мВ величина електро-
хімічного струму не перевищувала 1.5·10–5
мА. На анодній кривій модельного розчину
на основі мурашиної кислоти після накопи-
чення міді у вигляді оксиду, що протікає за
реакцією [8]:
2Cu2+ + H2O + 2e– = Cu2O + 2H+, (1)
Реєструється максимум струму при по-
тенціалі ~ –50 мВ. Із введенням в аналізова-
ний розчин добавки стандартного розчину
міді максимум струму окиснення зростає
пропорційно збільшенню концентрації іонів
міді.
При використанні фонових розчинів на
основі ацетату амонію після попереднього
катодного накопичення міді за реакцією (1),
максимум струму при анодній розгортці по-
тенціалу реєструється при потенціалах
+(100–150) мВ (рис. 1). При цьому аналітич-
ний сигнал міді в розчинах ацетату амонію
був вищим, ніж у розчинах мурашиної кис-
лоти, вірогідно, за рахунок ацетат-іонів, що
сприяють утворенню одновалентної міді та
Сu2O за реакцією (1) [8].
Рис. 1. Вольтамперні залежності електрода 3 %
Au/Ti1–xZnxO2 в 1М розчині ацетату амонію (рН
7.5): 1 — перший цикл; 2 — другий цикл. Конце-
нтрація Cu(ІІ) — 1М.
Встановлено, що величина аналітично-
го сигналу міді у досліджених модельних ро-
зчинах на основі ацетату амонію та мураши-
ної кислоти пропорційна концентрації іонів
міді у розчині (рис. 2). Чутливість методу до
міді(ІІ) становила 0.3 мг·л–1.
Таким чином, електродні матеріали на
Рис
. 2. Залежність величини струму електроокис-
нення від концентрації іонів Сu(II) у розчині
0.4 М мурашиної кислоти. Е = –0.05 В.
основі нанодисперсного діоксиду титану, мо-
дифікованого оксидом цинку та наночастин-
ками золота, можуть бути використані для
визначення вмісту міді(ІІ) в рідинах методом
інверсійної вольтамперометрії. Метод дозво-
ляє встановлювати концентрацію міді, яка
нижча за рівень ГДК (для Сu(II) ГДК — 1
мг·л–1 [9]).
Для збільшення селективності методу
ІВАМ при визначенні концентрацій міді(II) у
розчинах може бути використана фотоелект-
рохімічна методика, за якою виявляють зміни
фотоструму напівпровідникового електрода
в області його власного поглинання світла в
залежності від концентрації міді у розчині
[10–16]. Але за такою методикою неможливо
визначати вміст міді(II) у розчині, який міс-
тить суміш інших токсичних елементів. Для
цього випадку нами запропоновано інверсій-
ний фотоелектрохімічний метод, сутність як-
ого полягає у попередньому електроконцент-
руванні досліджуваних елементів в катодній
області потенціалів, як і в методі ІВАМ, та
подальшому вимірюванні спектральних фо-
тоелектрохімічних характеристик продуктів
електроконцентрування.
Для виявлення Cu2+ використано елект-
роди 3 % Au/Ti1–xZnxO2. Оксид міді(І), що
утворюється в катодній області при потенці-
алі електроконцентрування, фоточутливий у
цій області, оскільки Cu2О є напівпровідни-
ком р-типу. У розчинах 1М оцтовокислого
Визначення концентрації Сu(ІІ) у водному середовищі…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7 27
амонію, що містять іони Cu2+, катодна поля-
ризація фотоелектрода на основі TiO2 приво-
дить до появи катодного фотоструму, при
цьому із збільшенням вмісту іонів міді в роз-
чині значення квантового виходу фотоструму
зростають (рис. 3). Спектральна чутливість
поверхневого шару відповідає спектру пог-
линання Cu2О, ширина забороненої зони яко-
го складає 2.1–2.2 еВ у залежності від умов
одержання плівки [16].
Рис. 3. Спектри квантового виходу катодного фо-
тоструму плівок 3 % Au/Ti1–xZnxO2 в 1М розчинах
CH3COONH4 з вмістом іонів міді: 1 – 3 г·л–1, 2 –
2 г·л–1, 3 – 0.3 г·л–1. Е = –0.2 В.
Аналіз спектрів квантового виходу ка-
тодного фотоструму Cu2О (рис. 3) показав,
що його максимум залежить від концентрації
міді в розчині (рис. 4).
Ри
с. 4 Квантовий вихід фотоструму в залежності
від концентрації іонів міді(ІІ) в 1М розчинах
CH3COONH4. λ = 460 нм.
Таким чином, застосування фотоефект
рохімічних вимірювань дозволяє визначати
концентрацію іонів Cu2+ у розчинах по вели-
чині фотоелектрохімічного струму у видимій
ділянці спектру за рахунок поглинання світла
поверхневим шаром Cu2О.
ВИСНОВКИ. Електродні матеріали на
основі діоксиду титану, модифікованого іо-
нами цинку та наночастинками золота, при-
датні для визначення концентрації Сu(II) у
рідинах методами інверсійної вольтамперо-
метрії. Чутливість методу ІВАМ до міді(ІІ)
при використанні досліджених матеріалів
становила 0.3 мг·л–1. Показано, що інверсій-
ний фотоелектрохімічний метод перспекти-
вний при селективному визначенні концент-
рації міді(ІІ) у рідинах.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Cu(II) В
ВОДНОЙ СРЕДЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИН-
ВЕРСИОННОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО
МЕТОДА
В.С.Воробец*1, С.С.Фоманюк1, Г.Я.Колбасов1,
Н.П.Смирнова2, О.П.Линник2
1 Институт общей и неорганической химии им.
В.И.Вернадского НАН Украины,
просп. Палладина, 32/34, Киев, 03680, Украина
2 Институт химии поверхности им. О.О.Чуйко
НАН Украины, ул. Генерала Наумова, 17, Киев,
03164, Украина
* е-mail: vorobetsvs@i.ua
Показана возможность использования электрод-
ных материалов на основе диоксида титана, мо-
дифицированного ионами цинка и наночастица-
ми золота для определения концентрации Сu(II) в
жидкостях методом инверсионной вольтамперо-
метрии (ИВАМ) и инверсионным фотоэлектро-
химическим методом (ИФМ). Чувствительность
к меди(ІІ) метода ИВАМ составляет 0.3 мг·л–1,
Показано, что инверсионный фотоэлектрохими-
ческий метод перспективен при селективном
определении концентрации меди(ІІ) в жидко-
стях.
К л ю ч е в ы е с л о в а: диоксид титана, опреде-
ление меди Cu(ІІ), инверсионная вольтамперо-
mailto:vorobetsvs@i.ua
В.С. Воробець, С.С. Фоманюк, Г.Я. Колбасов, Н.П. Смірнова, О.П. Ліннік
28 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7
метрия, инверсионный фотоэлектрохимический
метод.
DETERMINATION OF CU(II) CONCENTRA-
TION IN AQUEOUS MEDIUM USING INVER-
SION ELECTROCHEMICAL METHOD
V.S. Vorobets*1, S.S. Fomanyuk1, G.Ya.Kolbasov1,
N.P.Smirnova2, O.P.Linnik2
1 V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic
Chemistry, National Academy of Sciences of
Ukraine, 32/34 Academic Palladin Avenue, Kiev,
03680, Ukraine
2 Institute of Surface Chemistry, National Academy
of Sciences of Ukraine, 17 General Naumov Street,
Kiev, 03164, Ukraine
* e-mail: vorobetsvs@i.ua
Electrode materials based on titanium dioxide
modified with zinc ions and gold nanoparticles, syn-
thesized by sol-gel method, were used to determine
the concentration of Cu(II) in liquids by stripping
voltammetry method. Determination of Cu(II) was
done using background solutions based on 0.4 M
formic acid and ammonium acetate buffer (pH 7.5)
using the standard addition method with a potential
scanning speed of 50 mV∙s–1. The solution was
stirred during the preliminary electrolysis at a poten-
tial of –1400 mV (vs silver-chloride reference elec-
trode) for 120 seconds and then the potential was
scanned from –1200 to +200 mV. It is shown that the
background solution based on ammonium acetate
buffer provides a higher sensitivity and a good selec-
tivity of peaks for the determination of copper com-
pared to the background solution based on formic
acid. Determined that value of the analytical signal
of copper in the studied model solutions based on
ammonium acetate and formic acid is proportional to
the concentration of copper ions in the solution. To
increase the selectivity of stripping voltammetry
method in determining copper concentrations in so-
lutions, an inversion spectral photoelectrochemical
method was proposed, the essence of which is pre-
liminary electroconcentration of the elements under
investigation in the cathode potential region and sub-
sequent measurement of the spectral
photoelectrochemical characteristics of
electroconcentration products. It has been found that
in solutions of 1 M ammonium acetate containing
Cu2+ ions, the cathodic polarization of TiO2-based
photoelectrode leads to the appearance of a cathode
photocurrent and the values of photocurrent quantum
yield increase with increasing content of copper ions
in the solution. The spectral sensitivity of the surface
layer corresponds to the absorption spectrum of
Cu2O. The sensitivity of stripping voltammetry
method to copper Cu(II) using the materials studied
was 0.3 mg·l–1. It is shown that the inversion
photoelectrochemical method is promising in the
selective determination of copper concentration in
liquids.
K e y w o r d s: titanium dioxide, determination of
copper(II), stripping voltammetry, inversion spectral
photoelectrochemical method.
ЛІТЕРАТУРА
1. Mercer J.F.B. The molecular basis of copper-
transport diseases // Trends Mol. Med. -2001. -
7. -P. 64–67.
2. Yin. K., Wu Y., Wang S., Chen L. A sensitive
fluorescent biosensor for the detection of copper
ion inspired by biological recognition element
pyoverdine // Sensors and Actuators B: Chemi-
cal. -2016. -232. -P. 257–263.
3. Выдра Ф., Штулик К., Юлакова Э. Инверси-
онная вольтамперометрия. –М.: Мир, 1980.
4. Х. З. Брайнина, Н. Ю. Стожко, Л. В. Алеши-
на, Г. Н. Липунова. Безртутный электрод для
определения амальгамообразующих элемен-
тов методом инверсионной вольтамперомет-
рии // Журн. аналит. химии. -2003. -58, № 10.
–C . 1078–1084.
5. Brainina Kh.Z., Stozhko N.Yu., Belysheva
G.M. et al. Determination of heavy in untreated
dry wines by anodic stripping voltammetry with
modified thick-film electrode // Anal. Chim.
Acta. -2004. -14, № 2. -P. 227–234.
6. Linnik O., Smirnova N., Korduban O.,
Eremenko A. Gold nanoparticles into Ti1–
xZnxO2 films: Synthesis, structure and applica-
tion // Materials Chem. Phys. – 2013. -142. -P.
318–324.
7. Smirnova N., Vorobets V., Linnik O., Manuilov
E., Kolbasov G., Eremenko A.
Photoelectrochemical and photocatalytical
properties of mesoporous TiO2 films modified
with silver and gold nanoparticles // Surf. and
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516304221
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516304221
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516304221
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516304221
Визначення концентрації Сu(ІІ) у водному середовищі…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7 29
Interface Analysis. -2010. -6-7, № 42. -P. 1205–
1208.
8. Brandt I.S., Tumelero M.A., Pelegrini S.,
Zangari G., Pasa A.A. Electrodeposition of
Cu2O: growth, properties, and applications // J.
of Solid State Electrochemistry. -2017. -21. -P.
1999–2020.
9. Дорогунцов С.І., Коценко К.Ф., Хвесик М.А..
Екологія. — К.: КНЕУ, 2005.
10. Suhaimi S., Shahimin M.M., Alahmed Z.A. et al.
Materials for enhanced dye-sensitized solar cell
performance: Electrochemical application // In-
ternational. Journal of. Electrochemical. Sci-
ence. -2015. -10, № 4. -P. 2859–2871.
11. Zhao W.-W., Xu J.-J., Chen H.-Y.
Photoelectrochemical DNA Biosensors //
Chemical Revue. -2014. -114, № 15. -P. 7421–
7441.
12. Cooper J A., Wu M., Compton R.G.
Photoelectrochemical analysis of ascorbic acid
// Analytical Chemistry. -1998. -70. -P. 2922–
2927.
13. Dong D., Zheng D., Wang F.-Q. et al. Quantita-
tive Photoelectrochemical Detection of Biologi-
cal Affinity Reaction: Biotin−Avidin Interaction
// Analytical Chemistry. -2003. -76. -P. 499–
501.
14. Sun B., Dong J., Shi W.J., Ai S.Y. A hierar-
chical charge transport cascade based on W-
Bi2S3/poly(thiophenyl-3-boronic acid) hybrid
for robust photoelectrochemical analysis of
subgroup J of avian leukosis virus // Sensors
and Actuators B: Chemical. -2016. -229. -P.
75–81.
15. Wen G., Wen X., Choi M.M. F., Shuang S.
Photoelectrochemical sensor for detecting Hg2+
based on exciton trapping // Sensors and Actua-
tors B: Chemical. -2015. -221. -P. 1449–1454.
16. Hsu Y.-K., Yu C.-H., Chen Y.-C., Lin Y.-G. Hi-
erarchical Cu2O photocathodes with
nano/microspheres for solar hydrogen genera-
tion // RSC Advances. -2012. -2, № 32. -P.
12455–12459.
REFERENCES
1. Mercer J.F.B. The molecular basis of copper-
transport diseases. Trends Mol. Med. 2001. 7:
64.
2. Yin K., Wu Y., Wang S., Chen L. A sensitive
fluorescent biosensor for the detection of copper
ion inspired by biological recognition element
pyoverdine. Sensors and Actuators B:
Chemical. 2016. 232: 257.
3. Vydra F., Shtulik K., Yulakova E. Inversion
voltammetry. (Moscow: Мir, 1980). [in Rus-
sian].
4. Brainina Kh.Z., Stozhko N.Yu., Aleshina L.V.,
Lipunova G.N. Mercury-free electrode for the
determination of amalgam-forming elements by
stripping voltammetry method. Journ. Anal.
Chem. 2003. 58 (10): 1078. [in Russian].
5. Brainina Kh.Z., Stozhko N.Yu., Belysheva
G.M., Inzhevatova O.V., Kolyadina L.I. Deter-
mination of heavy in untreated dry wines by an-
odic stripping voltammetry with modified thick-
film electrode. Anal. Chim. Acta. 2004. 14 (2):
227.
6. Linnik O., Smirnova N., Korduban O.,
Eremenko A. Gold nanoparticles into Ti1–
xZnxO2 films: Synthesis, structure and
application. Materials Chemistry and Physics.
2013. 142: 318.
7. Smirnova N., Vorobets V., Linnik O., Manuilov
E., Kolbasov G., Eremenko A.
Photoelectrochemical and photocatalytical
properties of mesoporous TiO2 films modified
with silver and gold nanoparticles. Surf. and In-
terface Analysis. 2010. 6–7 (42): 1205.
8. Brandt I.S., Tumelero M.A., Pelegrini S.,
Zangari G., Pasa A.A. Electrodeposition of
Cu2O: growth, properties, and applications. J.
Solid State Electr. 2017. 21: 1999.
9. Doroguntsov S.I., Kotsenko K.F., Khvesyk
M.A.. Ecology.– K.:KNEU, 2005.
10. Suhaimi S., Shahimin M.M., Alahmed Z.A.,
Chysky J., Reshak A.H. Materials for enhanced
dye-sensitized solar cell performance: Electro-
chemical application. Int. J. Electrochem. Sci.
2015. 10 (4): 2859.
11. Zhao W.-W., Xu J.-J., Chen H.-Y.
Photoelectrochemical DNA Biosensors. Chem.
Rev. 2014. 114 (15): 7421.
12. Cooper J.A., Wu M., Compton R.G.
Photoelectrochemical analysis of ascorbic acid.
Anal. Chem. 1998. 70: 2922.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516304221
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516304221
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516304221
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516304221
В.С. Воробець, С.С. Фоманюк, Г.Я. Колбасов, Н.П. Смірнова, О.П. Ліннік
30 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, No 7
13. Dong D., Zheng D., Wang F.-Q., Yang X.-Q.,
Wang N., Li Y.-G., Guo L.-H., Cheng J. Quan-
titative Photoelectrochemical Detection of Bio-
logical Affinity Reaction: Biotin−Avidin Inter-
action. Anal. Chem. 2003. 76: 499.
14. Sun B., Dong J., Shi W.J., Ai S. Y. A hierar-
chical charge transport cascade based on W-
Bi2S3/poly(thiophenyl-3-boronic acid) hybrid
for robust photoelectrochemical analysis of
subgroup J of avian leukosis virus. Sensor
Actuat. B-Chem. 2016. 229: 75.
15. Wen G., Wen X., Choi M.M.F., Shuang S.
Photoelectrochemical sensor for detecting Hg2+
based on exciton trapping. Sensor Actuat. B-
Chem. 2015. 221: 1449.
16. Hsu Y.-K., Yu C.-H., Chen Y.-C., Lin Y.-G.
Hierarchical Cu2O photocathodes with
nano/microspheres for solar hydrogen genera-
tion. RSC Adv. 2012. 2 (32): 12455.
Надійшла 05.07.2019
|
| id | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-61 |
| institution | Ukrainian Chemistry Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-23T01:03:48Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | ucjorgua/c3/627ce776782ca8d8efcc315639c749c3.pdf |
| spelling | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-612026-07-22T08:23:40Z DETERMINATION OF CU(II) CONCENTRATION IN AQUEOUS MEDIUM USING INVERSION ELECTROCHEMICAL METHOD ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Cu(II) В ВОДНОЙ СРЕДЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНВЕРСИОННОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ Vorobets, Vera Kolbasov , Gennadii Fomanyuk, Sergii Smirnova, Nataliia Linnik, Oksana titanium dioxide, determination of copper(II), stripping voltammetry, inversion spectral photoelectrochemical method. диоксид титана, определение меди Cu(ІІ), инверсионная вольтамперометрия, инверсионный фотоэлектрохимический метод. діоксид титану, визначення міді(II), інверсійна вольтамперометрія, інверсійний фотоелектрохімічний метод. Electrode materials based on titanium dioxide modified with zinc ions and gold nanoparticles, synthesized by sol-gel method, were used to determine the concentration of Cu (II) in liquids by stripping voltammetry method. Determination of Cu (II) was done using background solutions based on 0.4 M formic acid and ammonium acetate buffer (pH = 7.5) using the standard addition method with a potential scanning speed of 50 mV•s-1. The solution was stirred during the preliminary electrolysis at a potential of -1400 mV (vs silver-chloride reference electrode) for 120 seconds and then the potential was scanned from -1200 mV to + 200 mV. It is shown that the background solution based on ammonium acetate buffer provides a higher sensitivity and a good selectivity of peaks for the determination of copper compared to the background solution based on formic acid. Determined that value of the analytical signal of copper in the studied model solutions based on ammonium acetate and formic acid is proportional to the concentration of copper ions in the solution. To increase the selectivity of stripping voltammetry method in determining copper concentrations in solutions, an inversion spectral photoelectrochemical method was proposed, the essence of which is preliminary electroconcentration of the elements under investigation in the cathode potential region and subsequent measurement of the spectral photoelectrochemical characteristics of electroconcentration products. It has been found that in solutions of 1M ammonium acetate containing Cu2+ ions, the cathodic polarization of TiO2-based photoelectrode leads to the appearance of a cathode photocurrent and the values of photocurrent quantum yield increase with increasing content of copper ions in the solution. The spectral sensitivity of the surface layer corresponds to the absorption spectrum of Cu2O. The sensitivity of stripping voltammetry method to copper Cu (II) using the materials studied was 0.3 mg•l-1. It is shown that the inversion photoelectrochemical method is promising in the selective determination of copper concentration in liquids. Electrode materials based on titanium dioxide modified with zinc ions and gold nanoparticles, synthesized by sol-gel method, were used to determine the concentration of Cu (II) in liquids by stripping voltammetry method. Determination of Cu (II) was done using background solutions based on 0.4 M formic acid and ammonium acetate buffer (pH = 7.5) using the standard addition method with a potential scanning speed of 50 mV•s-1. The solution was stirred during the preliminary electrolysis at a potential of -1400 mV (vs silver-chloride reference electrode) for 120 seconds and then the potential was scanned from -1200 mV to + 200 mV. It is shown that the background solution based on ammonium acetate buffer provides a higher sensitivity and a good selectivity of peaks for the determination of copper compared to the background solution based on formic acid. Determined that value of the analytical signal of copper in the studied model solutions based on ammonium acetate and formic acid is proportional to the concentration of copper ions in the solution. To increase the selectivity of stripping voltammetry method in determining copper concentrations in solutions, an inversion spectral photoelectrochemical method was proposed, the essence of which is preliminary electroconcentration of the elements under investigation in the cathode potential region and subsequent measurement of the spectral photoelectrochemical characteristics of electroconcentration products. It has been found that in solutions of 1M ammonium acetate containing Cu2+ ions, the cathodic polarization of TiO2-based photoelectrode leads to the appearance of a cathode photocurrent and the values of photocurrent quantum yield increase with increasing content of copper ions in the solution. The spectral sensitivity of the surface layer corresponds to the absorption spectrum of Cu2O. The sensitivity of stripping voltammetry method to copper Cu (II) using the materials studied was 0.3 mg•l-1. It is shown that the inversion photoelectrochemical method is promising in the selective determination of copper concentration in liquids. Electrode materials based on titanium dioxide modified with zinc ions and gold nanoparticles, synthesized by sol-gel method, were used to determine the concentration of Cu (II) in liquids by stripping voltammetry method. Determination of Cu (II) was done using background solutions based on 0.4 M formic acid and ammonium acetate buffer (pH = 7.5) using the standard addition method with a potential scanning speed of 50 mV•s-1. The solution was stirred during the preliminary electrolysis at a potential of -1400 mV (vs silver-chloride reference electrode) for 120 seconds and then the potential was scanned from -1200 mV to + 200 mV. It is shown that the background solution based on ammonium acetate buffer provides a higher sensitivity and a good selectivity of peaks for the determination of copper compared to the background solution based on formic acid. Determined that value of the analytical signal of copper in the studied model solutions based on ammonium acetate and formic acid is proportional to the concentration of copper ions in the solution. To increase the selectivity of stripping voltammetry method in determining copper concentrations in solutions, an inversion spectral photoelectrochemical method was proposed, the essence of which is preliminary electroconcentration of the elements under investigation in the cathode potential region and subsequent measurement of the spectral photoelectrochemical characteristics of electroconcentration products. It has been found that in solutions of 1M ammonium acetate containing Cu2+ ions, the cathodic polarization of TiO2-based photoelectrode leads to the appearance of a cathode photocurrent and the values of photocurrent quantum yield increase with increasing content of copper ions in the solution. The spectral sensitivity of the surface layer corresponds to the absorption spectrum of Cu2O. The sensitivity of stripping voltammetry method to copper Cu (II) using the materials studied was 0.3 mg•l-1. It is shown that the inversion photoelectrochemical method is promising in the selective determination of copper concentration in liquids. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2019-08-15 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/61 10.33609/0041-6045.85.7.2019.24-30 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 85 No. 7 (2019): Ukrainian Chemistry Journal; 24-30 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 85 ##issue.no## 7 (2019): Украинский химический журнал; 24-30 Український хімічний журнал; Том 85 № 7 (2019): Український хімічний журнал; 24-30 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/61/38 Copyright (c) 2019 Vera Vorobets, Gennadii Kolbasov , Sergii Fomanyuk, Nataliia Smirnova, Oksana Linnik https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | діоксид титану визначення міді(II) інверсійна вольтамперометрія інверсійний фотоелектрохімічний метод. Vorobets, Vera Kolbasov , Gennadii Fomanyuk, Sergii Smirnova, Nataliia Linnik, Oksana ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ |
| title | ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ |
| title_alt | DETERMINATION OF CU(II) CONCENTRATION IN AQUEOUS MEDIUM USING INVERSION ELECTROCHEMICAL METHOD ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Cu(II) В ВОДНОЙ СРЕДЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНВЕРСИОННОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА |
| title_full | ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ |
| title_fullStr | ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ |
| title_full_unstemmed | ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ |
| title_short | ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ Cu(ІІ) У ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНВЕРСІЙНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО МЕТОДУ |
| title_sort | визначення концентрації cu(іі) у водному середовищі з використанням інверсійного електрохімічного методу |
| topic | діоксид титану визначення міді(II) інверсійна вольтамперометрія інверсійний фотоелектрохімічний метод. |
| topic_facet | titanium dioxide determination of copper(II) stripping voltammetry inversion spectral photoelectrochemical method. диоксид титана определение меди Cu(ІІ) инверсионная вольтамперометрия инверсионный фотоэлектрохимический метод. діоксид титану визначення міді(II) інверсійна вольтамперометрія інверсійний фотоелектрохімічний метод. |
| url | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/61 |
| work_keys_str_mv | AT vorobetsvera determinationofcuiiconcentrationinaqueousmediumusinginversionelectrochemicalmethod AT kolbasovgennadii determinationofcuiiconcentrationinaqueousmediumusinginversionelectrochemicalmethod AT fomanyuksergii determinationofcuiiconcentrationinaqueousmediumusinginversionelectrochemicalmethod AT smirnovanataliia determinationofcuiiconcentrationinaqueousmediumusinginversionelectrochemicalmethod AT linnikoksana determinationofcuiiconcentrationinaqueousmediumusinginversionelectrochemicalmethod AT vorobetsvera opredeleniekoncentraciicuiivvodnojsredesispolʹzovanieminversionnogoélektrohimičeskogometoda AT kolbasovgennadii opredeleniekoncentraciicuiivvodnojsredesispolʹzovanieminversionnogoélektrohimičeskogometoda AT fomanyuksergii opredeleniekoncentraciicuiivvodnojsredesispolʹzovanieminversionnogoélektrohimičeskogometoda AT smirnovanataliia opredeleniekoncentraciicuiivvodnojsredesispolʹzovanieminversionnogoélektrohimičeskogometoda AT linnikoksana opredeleniekoncentraciicuiivvodnojsredesispolʹzovanieminversionnogoélektrohimičeskogometoda AT vorobetsvera viznačennâkoncentracíícuííuvodnomuseredoviŝízvikoristannâmínversíjnogoelektrohímíčnogometodu AT kolbasovgennadii viznačennâkoncentracíícuííuvodnomuseredoviŝízvikoristannâmínversíjnogoelektrohímíčnogometodu AT fomanyuksergii viznačennâkoncentracíícuííuvodnomuseredoviŝízvikoristannâmínversíjnogoelektrohímíčnogometodu AT smirnovanataliia viznačennâkoncentracíícuííuvodnomuseredoviŝízvikoristannâmínversíjnogoelektrohímíčnogometodu AT linnikoksana viznačennâkoncentracíícuííuvodnomuseredoviŝízvikoristannâmínversíjnogoelektrohímíčnogometodu |