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
|
| Online Zugang: | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/85 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Chemistry Journal |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Ukrainian Chemistry Journal| _version_ | 1871465592898191360 |
|---|---|
| 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, NAS of Ukraine, Acad. Palladin Ave., 32\/34, 03142, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "Gennadii Kolbasov",
"institution": "Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry, NAS of Ukraine, Acad. Palladin Ave., 32\/34, 03142, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "Sergii Fomanyuk",
"institution": "Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry, NAS of Ukraine, Acad. Palladin Ave., 32\/34, 03142, Kyiv, 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 | 2026-07-22T08:23:41Z |
| 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 | 10.33609/0041-6045.85.9.2019.58-64 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:43:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
Фізична хімія
58 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, № 9
УДК 541.13+543.272.1 doi: 10.33609/0041-6045.85.9.2019.58–64
В.С. Воробець*
1
, С.С. Фоманюк
1
, Г.Я. Колбасов
1
, Н.П. Смірнова
2
, О.П. Ліннік
2
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. Академіка Палладіна, 32/34, Київ, 03142, Україна
2
Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка НАН України, вул. Генерала Наумова, 17,
Київ, 03164, Україна
* е-mail: vorobetsvs@i.ua
Показано перспективність застосування інверсійного фотоелектрохімічного методу (ІФМ)
для селективного визначення концентрації міді(II) в рідинах. Електродні матеріали на осно-
ві діоксиду титану, модифікованого йонами цинку та наночастинками золота, використано
для визначення концентрації Сu(II) у рідинах методом інверсійної вольтамперометрії
(ІВАМ) та інверсійним фотоелектрохімічним методом.
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 орга-
нізмі людини іони міді(ІІ) беруть участь в оки-
сно-відновних процесах і нестача їх усклад-
нює лікування і профілактику різних захво-
рювань (хвороби Менкеса, Вільсона, Альц-
геймера, Паркінсона та ін.) [1, 2]. Надлишок
міді приводить до ураження шлунково-киш-
кового тракту, анемії, гепатиту та інших за-
хворювань. Тому визначення концентрації мі-
ді як у питній воді, так і в організмі людини з
використанням високочутливих методів є ак-
туальною проблемою. Одним із таких є ме-
тод інверсійної вольтамперометрії (ІВАМ),
сутність якого полягає в концентруванні еле-
ментів на електроді у катодній області по-
тенціалів і подальшому електророзчиненні
продуктів відновлення цих елементів в ано-
дній області [3]. Електроди для ІВАМ зазви-
чай виготовляють із твердих інертних (золота,
платини) чи рідких (ртуть) металів або різних
форм вуглецю (скловуглець, піролітичний гра-
фіт або спектральні вуглі, імпрегновані пара-
фіном або полімером, а також вугільні пас-
тові електроди) [3–5]. Однак висока вірогі-
дність протікання на цих електродах побічних
реакцій, що створюють перешкоди для аналі-
тичних сигналів елементів, які визначають-
ся, та токсичність парів ртуті вимагають по-
шуку нових недорогих нетоксичних, хімічно
інертних матеріалів із стабільними характе-
ристиками для методу ІВАМ. У попередніх ро-
ботах нами були розроблені методи синте-
зу плівок на основі діоксиду титану та Zn
2+
/
TiO2 з наночастинками (НЧ) благородних ме-
талів. Визначено режими УФ-опромінення та
термообробки синтезованих темплатним золь–
гель методом плівок, що дозволяють сформу-
вати НЧ певного розміру [6]. Встановлена
залежність між складом електродів, одержа-
них нанесенням плівок на титанові пластини,
та їх активністю в реакції електрокаталіти-
чного відновлення кисню [7].
Метою даної роботи є дослідження при-
© В.С. Воробець, С.С. Фоманюк, Г.Я. Колбасов, Н.П. Смірнова, О.П. Ліннік , 2019
mailto:vorobetsvs@i.ua
Визначення концентрації Cu(ІІ) у водному середовищі …
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, № 9 59
датності синтезованих електродів на основі
плівок модифікованого діоксиду титану для
визначення концентрацій Cu(II) методом ІВАМ.
Крім того, показано, що для цих цілей буде
використано новий інверсійний фотоелект-
рохімічний (ІФЕ) метод визначення елемен-
тів, за допомогою якого можна суттєво під-
вищити чутливість та селективність методу
ІВАМ завдяки вимірам спектрів фотоструму
в анодній області для накопичених методом
ІВАМ продуктів реакцій.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА. Елек-
троди на основі плівок нанодисперсного ді-
оксиду титану, модифікованого йонами цин-
ку та наночастинками золота, одержували за
допомогою золь-гель методу [6]. Для моди-
фікування НЧ золота до золю, що містив тет-
раізопропоксид титану, ацетат цинку та не-
йонний кополімер Pluronic P123, додавали те-
трахлорауратну кислоту (3 % мол.). Золь на-
носили на титанові субстрати методом витя-
гування, 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, Au
3+
-йони відновлюються
в бінарному золі Zn- та Ti-металорганічних
сполук. У золі відбувається часткова криста-
лізація TiO2 та часткове відновлення Au
3+
-йо-
нів, що завершуються при термо- та УФ-об-
робці. Синтезовані плівки, згідно с даними КР-
спектроскопії, мають структуру анатазу, НЧ
золота з розмірами 3–10 нм рівномірно роз-
поділені в плівці [6]. Для визначення Cu
(ІІ) методом ІВАМ було застосовано 3 % Au/
Тi1–xZnxO2-електроди, які мали високу актив-
ність у процесі електрокаталітичного віднов-
лення кисню та розташування енергетичних
рівнів [7], термодинамічно вигідне для пере-
бігу процесів відновлення.
Визначення Cu(ІІ) на 3 % Au/Ti1–xZnxO2-
електродах методом ІВАМ проводили у фо-
нових електролітах на основі 0.4М мураши-
ної кислоти та ацетату амонію (рН 7.5) при
наступних умовах: електрохімічне очищення
індикаторного електрода при потенціалі +(100 –
200) мВ протягом 20 с, накопичення міді у
вигляді оксиду міді на поверхні індикатор-
ного електрода при потенціалі –1400 мВ про-
тягом 120 с, і наступне анодне розчинення
оксиду при лінійній розгортці потенціалу від
–1200 до +200 мВ зі швидкістю 50 мВ/с.
Досліди по виявленню іонів Сu(ІІ) у роз-
чинах методом ІВАМ проводили в трьохеле-
ктродній електрохімічній комірці, де в якості
індикаторного електрода використовували плі-
вки ТіО2, модіфікованого Zn
2+
-йонами та на-
ночастинками Au, в якості електрода порівня-
ння — хлорсрібний електрод і допоміжного
електрода — платину. Пробу кожного зразка
визначали як середнє значення 3–4 вимірів.
Концентрацію Сu(ІІ) у комірці встановлюва-
ли методом добавок, для чого використо-
вували розчини, що містять певну кількість
міді, які були приготовані на основі стан-
дартних зразків і бідистильованої води.
Фотоелектрохімічні властивості плівок
TiO2 в розчинах з вмістом іонів міді дослід-
жували за допомогою установки, до складу
якої входили: ксенонова лампа потужністю
0.5 кВт, монохроматор МДР-2 та потенціо-
метр EP 21. Фотоелектрохімічний струм ви-
мірювали в трьохелектродній комірці з квар-
цевим віконцем. Комірку заповнювали роз-
чином, що містив іони міді, до якого додава-
ли оцтовокислий амоній до концентрації 1
моль/л та 1 моль/л хлориду калію для збіль-
шення чутливості методу. Після кожного ви-
мірювання плівки TiO2 виймали з розчину,
промивали та протравлювали протягом 5 хви-
лин 1М розчином HCl для видалення Cu2O
з поверхні TiO2.
ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ. Вста-
новлено, що на анодній вольт-амперній кри-
вій фонового електроліту (0.4 моль·л
–1
мура-
шиної кислоти та/або ацетату амонію) в ін-
тервалі потенціалів –1100 — +100 мВ величи-
на електрохімічного струму не перевищувала
В.С. Воробець, С.С. Фоманюк, Г.Я. Колбасов, Н.П. Смірнова, О.П. Ліннік
60 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, № 9
1.5·10
–5
мА. На анодній кривій модельного
розчину на основі мурашиної кислоти після
накопичення міді у вигляді оксиду, що відбу-
вається за реакцією [8]:
2Cu
2+
+ H2O + 2e
-
= Cu2O + 2H
+
, (1)
реєструється максимум струму при потенці-
алі ~ –50 мВ. При введенні в аналізований
розчин добавки стандартного розчину міді мак-
симум струму окиснення зростає пропорцій-
но 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).
Рис. 1. Вольт-амперні залежності електрода 3 %
Au/Ti1–xZnxO2 в 1М розчині ацетату амонію, рН
7.5: 1 – перший, 2 – другий цикл. Концентрація
Cu(ІІ) – 1М.
При цьому аналітичний сигнал міді в
розчинах ацетату амонію був вищим, ніж у
розчинах мурашиної кислоти, вірогідно, за ра-
хунок ацетат-іонів, що сприяють утворенню
одновалентної міді та формуванню Сu2O за
реакцією (1) [8].
Встановлено, що величина аналітичного
сигналу міді у досліджених модельних роз-
чинах на основі ацетату амонію та мураши-
ної кислоти пропорційна концентрації іонів
міді у розчині (рис. 2). При цьому чутли-
вість методу до міді(ІІ) становила 0.3 мг·л
–1
.
Рис. 2. Залежність величини струму електрооки-
снення від концентрації іонів Сu(II) у розчині
0.4 М мурашиної кислоти. Е = –0.05 В.
Таким чином, електродні матеріали на
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 доз-
воляє виявляти мідь у концентрації, яка ни-
жча за рівень ГДК (для Сu(II) ГДК стано-
вить 1 мг·л
–1
[9]).
Для збільшення селективності методу
ІВАМ при визначенні концентрацій міді(II) у
розчинах може бути використана фотоелек-
трохімічна методика, за якою визначаються
зміни фотоструму напівпровідникового елек-
трода в області його власного поглинання сві-
тла в залежності від концентрації міді у роз-
чині [10–16], але при цьому неможливо вста-
новити вміст міді у розчині, що має інші ток-
сичні елементи. Для цього випадку нами за-
пропоновано інверсійний фотоелектрохіміч-
ний метод, сутність якого полягає у поперед-
ньому електроконцентруванні досліджуваних
елементів у катодній області потенціалів, як і
в методі ІВАМ, та подальшому вимірюванні
спектральних фотоелектрохімічних характе-
ристик продуктів електроконцентрування.
Для виявлення Cu
2+
використано елект-
роди 3 % Au/Ti1–xZnxO2. Оксид міді(І), що ут-
ворюється в катодній області потенціалів при
потенціалі електроконцентрування, фоточут-
Визначення концентрації Cu(ІІ) у водному середовищі …
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, № 9 61
Рис. 3. Спектри квантового виходу катодного фо-
тоструму плівок 3 % Au/Ti1–xZnxO2 в 1М розчи-
нах CH3COONH4 з вмістом іонів міді: 1 – 3; 2 –
2; 3 – 0.3 г·л
–1
. Е = –0.2 В.
Рис. 4 Квантовий вихід фотоструму в зале-
жності від концентрації іонів міді(ІІ) в 1М розчи-
нах CH3COONH4. = 460 нм.
ливий у цій області, оскільки Cu2О є напів-
провідником р-типу. У розчинах 1М оцтово-
кислого амонію, що містять іони Cu
2+
, катод-
на поляризація фотоелектрода на основі TiO2
приводить до появи катодного фотоструму; із
збільшенням вмісту іонів міді в розчині зна-
чення квантового виходу фотоструму зрос-
тають (рис. 3). Спектральна чутливість по-
верхневого шару відповідає спектру погли-
нання Cu2О, ширина забороненої зони якого
складає 2.1–2.2 еВ у залежності від умов одер-
жання плівки [16].
Аналіз спектрів квантового виходу ка-
тодного фотоструму Cu2О (рис. 3) показав, що
його максимум залежить від концентрації
міді в розчині (рис. 4).
Таким чином, застосування фотоелект-
рохімічних вимірювань дозволяє визначати
концентрацію іонів Cu
2+
у розчинах по вели-
чині фотоелектрохімічного струму у видимій
ділянці спектру за рахунок поглинання світ-
ла поверхневим шаром Cu2О.
ВИСНОВКИ. Електродні матеріали на
основі діоксиду титану, модифікованого йона-
ми цинку та наночастинками золота, придатні
для визначення концентрації Сu(II) у рідинах
методами інверсійної вольтамперометрії. Чу-
тливість методу ІВАМ до міді(ІІ) при вико-
ристанні досліджених матеріалів становила
0.3 мг·л
–1
. Показано, що інверсійний фото-
електрохімічний метод перспективний при се-
лективному визначенні концентрації міді(ІІ)
у рідинах.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Cu(II) В ВО-
ДНОЙ СРЕДЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНВЕР-
СИОННОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА
В.С. Воробец*
1
, С.С. Фоманюк
1
, Г.Я. Колба-
сов
1
, Н.П. Смирнова
2
, О.П. Линник
2
1
Институт общей и неорганической химии
им. В.И. Вернадского НАН Украины, просп.
Академика Палладина, 32/34, Киев, 03142,
Украина
2
Институт химии поверхности
им. А.А.Чуйко НАН Украины, ул. Генерала
Наумова, 17, Киев, 03164, Украина
* е-mail: vorobetsvs@i.ua
Показана перспективность применения ин-
версионного фотоэлектрохимического метода (ИФМ)
для селективного определения концентрации ме-
ди(II) в жидкостях. Электродные материалы на
основе диоксида титана, модифицированного ио-
нами цинка и наночастицами золота, использо-
ваны для определения концентрации Сu (II) в жид-
костях методом инверсионной вольт-амперомет-
рии (ИВАМ) и инверсионным фотоэлектрохи-
мическим методом.
В.С. Воробець, С.С. Фоманюк, Г.Я. Колбасов, Н.П. Смірнова, О.П. Ліннік
62 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, № 9
К л ю ч е в ы е с л о в а: диоксид титана, опреде-
ление меди(ІІ), инверсионная вольтамперометрия,
инверсионный фотоэлектрохимический метод.
DETERMINATION OF Cu(II) CONCENTRATI-
ON IN AQUEOUS MEDIUM USING INVERSI-
ON ELECTROCHEMICAL METHOD
V.S. Vorobets, S.S. Fomanyuk, G.Ya. Kolbasov,
N.P. Smirnova, O.P. Linnik
1
V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic
Chemistry, of National Academy of Sciences of
Ukraine, 32/34 Academic Palladin Avenue,
Kiev, 03142, Ukraine
2
Institute of Surface Chemistry, National Acade-
my of Sciences of Ukraine, 17 General Naumov
Str., 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 vo-
ltammetry method. Determination of Cu(II) was do-
ne using background solutions based on 0.4 M for-
mic acid and ammonium acetate buffer (pH 7.5) us-
ing the standard addition method with a potential
scanning speed of 50 mV·s
–1
. The solution was
stirred during the preliminary electrolysis at a po-
tential of –1400 mV (vs silver-chloride reference
electrode) for 120 seconds and then the potential was
scanned from –1200 to + 200 mV. It is shown that
the background solution based on ammonium aceta-
te buffer provides a higher sensitivity and a good
selectivity of peaks for the determination of copper
compared to the background solution based on for-
mic acid. Determined that value of the analytical
signal of copper in the studied model solutions based
on ammonium acetate and formic acid is proportion-
al 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 photoelectro-
chemical characteristics of electroconcentration pro-
ducts. It has been found that in solutions of 1M am-
monium acetate containing Cu
2+
ions, the cathodic
polarization of TiO2-based photoelectrode leads to
the appearance of a cathode photocurrent and the va-
lues 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 me-
thod 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 flu-
orescent biosensor for the detection of copper ion
inspired by biological recognition element pyo-
verdine // Sensors and Actuators B: Chemical.
-2016. -232. -P. 257–263.
3. Выдра Ф., Штулик К., Юлакова Э. Инверсион-
ная вольтамперометрия. -Москва: Мир, 1980.
4. Брайнина Х.З., Стожко Н.Ю., Алешина Л.В.,
Липунова Г.Н. Безртутный электрод для оп-
ределения амальгамообразующих элементов
методом инверсионной вольтамперометрии //
Журн. аналит. химии. -2003. -58, № 10. -С.
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: Syn-
thesis, structure and application // Materials Chem.
and Phys. -2013. -142. -P. 318–324.
7. Smirnova N., Vorobets V., Linnik O. et al. Pho-
toelectrochemical and photocatalytical properties
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 Cu(ІІ) у водному середовищі …
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, № 9 63
of mesoporous TiO2 films modified with silver
and gold nanoparticles // Surf. and Interface Ana-
lysis. -2010. -6–7, № 42. -P. 1205–1208.
8. Brandt I.S., Tumelero M.A., Pelegrini S. et al.
Electrodeposition of Cu2O: growth, properties, and
applications // J. Solid State Electrochem. –-2017.
-21. - P. -С. 1999–2020.
9. Дорогунцов С.І., Коценко К.Ф., Хвесик М.А.
Екологія. - Київ: 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. Science.
-2015. -10, № 4. -P. 2859–2871.
11. Zhao W.-W., Xu J.-J., Chen H.-Y. Photoelect-
rochemical DNA Biosensors // Chem. Rev. -
2014. -114, № 15. -P. 7421–7441.
12. Cooper J.A., Wu M., Compton R.G. Photoelect-
rochemical analysis of ascorbic acid // Analyt.
Chemistry. -1998 -70. -P. 2922–2927.
13. Dong D., Zheng D., Wang F.-Q. et al. Quantita-
tive Photoelectrochemical Detection of Biolo-
gical Affinity Reaction: Biotin−Avidin Interac-
tion // Analyt. Chemistry. -2003. -76. -P. 499–501.
14. Sun B., Dong J., Shi W.J., Ai S.Y. A hierarchical
charge transport cascade based on W-Bi2S3/
poly(thiophenyl-3-boronic acid) hybrid for ro-
bust photoelectrochemical analysis of subgroup
J of avian leukosis virus // Sensors and Actua-
tors B: Chemical. -2016. -229. -P. 75–81.
15. Wen G., Wen X., Choi M.M.F., Shuang S. Pho-
toelectrochemical sensor for detecting Hg
2+
ba-
sed on exciton trapping // Sensors and Actuators
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/mic-
rospheres for solar hydrogen generation // 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.
Yin K., Wu Y., ang S., Chen L. A sensitive flu-
orescent biosensor for the detection of copper
ion inspired by biological recognition element
pyoverdine. Sensors and Actuators B: Chemical.
2016. 232: 257.
2. Vydra F., Shtulik K., Yulakova E. Inversion
voltammetry. (Moscow : Мir, 1980). [in Rus-
sian].
3. Brainina Kh.Z., Stozhko N.Yu., Aleshina L.V.,
Lipunova G.N. Mercury-free electrode for the
de-ermination of amalgam-forming elements by
strip-ping voltammetry method. Journ. Anal.
Chem. 2003. 58(10): 1078. [in Russian].
4. Brainina Kh.Z., Stozhko N.Yu., Belysheva G.M.,
Inzhevatova O.V., Kolyadina L.I. Determination
of heavy in untreated dry wines by anodic strip-
ping voltammetry with modified thick-film elec-
trode. Anal. Chim. Acta. 2004. 14(2): 227.
5. Linnik O., Smirnova N., Korduban O., Eremen-
ko A. Gold nanoparticles into Ti1–xZnxO2 films:
Synthesis, structure and application. Materials
Chemistry and Physics. 2013. 142: 318.
6. Smirnova N., Vorobets V., Linnik O., Manuilov E.,
Kolbasov G., Eremenko A. Photoelectrochemi-
cal and photocatalytical properties of mesopo-
rous TiO2 films modified with silver and gold
nanoparticles. Surf. And Interface Analysis.
2010. 6–7(42): 1205.
7. Brandt I.S., Tumelero M.A., Pelegrini S., Zan-
gari G., Pasa A.A. Electrodeposition of Cu2O:
growth, properties, and applications. J. Solid
State Electr. 2017. 21: 1999.
8. Doroguntsov S.I., Kotsenko K.F., Khvesyk
M.A. Ecology. (Kyiv: KNEU, 2005).
9. Suhaimi S., Shahimin M.M., Alahmed Z.A., Chy-
sky J., Reshak A.H. Materials for enhanced dye-
sensitized solar cell performance: Electrochemi-
cal application. Int. J. Electrochem. Sci. 2015.
10(4): 2859.
10. Zhao W.-W., Xu J.-J., Chen H.-Y. Photoelectro-
chemical DNA Biosensors. Chem. Rev. 2014.
114(15): 7421.
11. Cooper J.A., Wu M., Compton R.G. Photoelect-
rochemical analysis of ascorbic acid. Anal. Chem.
1998. 70: 2922.
12. Dong D., Zheng D., Wang F.-Q., Yang X.-Q.,
В.С. Воробець, С.С. Фоманюк, Г.Я. Колбасов, Н.П. Смірнова, О.П. Ліннік
64 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2019, т . 85, № 9
Wang N., Li Y.-G., Guo L.-H., Cheng J. Quanti-
tative Photoelectrochemical Detection of Bio-
logical Affinity Reaction: Biotin−Avidin Inter-
action. Anal. Chem. 2003. 76: 499.
13. 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 subgro-
up J of avian leukosis virus. Sensor Actuat. B-
14. Chem. 2016. 229: 75.
15. Wen G., Wen X., Choi M.M.F., Shuang S. Pho-
toelectrochemical sensor for detecting Hg
2+
ba-
sed 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/mi-
crospheres for solar hydrogen generation. RSC
Adv. 2012. 2(32): 12455.
Надійшла 15.07.2019
|
| id | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-85 |
| institution | Ukrainian Chemistry Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-23T01:04:29Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | ucjorgua/ba/695ae065cd02641a1306d63b28aa8dba.pdf |
| spelling | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-852026-07-22T08:23:41Z 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. 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 2019-10-16 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/85 10.33609/0041-6045.85.9.2019.58-64 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 85 No. 9 (2019): Ukrainian Chemistry Journal; 58-64 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 85 ##issue.no## 9 (2019): Украинский химический журнал; 58-64 Український хімічний журнал; Том 85 № 9 (2019): Український хімічний журнал; 58-64 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/85/57 Copyright (c) 2019 Vera Vorobets, Gennadii Kolbasov, Sergii Fomanyuk, Nataliia Smirnova, Oksana Linnik https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | 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_facet | titanium dioxide determination of copper (II) stripping voltammetry inversion spectral photoelectrochemical method. |
| url | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/85 |
| 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 |