Получение стеклоуглеродных микросфер для электрохимического анализа

Автор: Матвеев К.В., Бежин В.К., Гейнц Н.С., Жеребцов Д.А.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry

Статья в выпуске: 3 т.16, 2024 года.

Бесплатный доступ

В статье рассмотрена новая методика получения стеклоуглеродных микросфер в растворах, содержащих фурфуриловый спирт, этиленгликоль, изооктилфенолдекаэтиленгликоль (ОП-10) и серную кислоту, приведена морфология микросфер, а также результаты их электрохимического тестирования в растворе 0,1 M KCl, 0,005 M K3[Fe(CN)6], 0,005 M K4[Fe(CN)6. С помощью бесконтактного термометра была установлена зависимость между температурой раствора в процессе синтеза (выделяющейся в ходе теплотой реакции поликонденсации) и объемом добавляемой кислоты. Полученные в растворе полимерные микросферы отмывались, сушились и прокаливались при температуре 900 °С. Полученные материалы исследовались методами сканирующей электронной микроскопии, рентгенофлуоресцентного элементного анализа. Элементный анализ показал, что материалы содержат около 98 % углерода, а также менее 2 % калия, меди, кислорода, серы и железа. Сканирующая электронная микроскопия показала, что микросферы имеют правильную сферическую форму, развитую поверхность и диаметр от 0,5 до 10 мкм. На основании данных о характерных размерах микросфер, определенных методом динамического рассеяния света, были построены зависимости их размеров от соотношения реагентов при синтезе. На основе микросфер готовили пасту для электрода с массовым соотношением микросферы : вакуумное масло = 80 : 10. Данную смесь перемешивали до однородной пасты и набивали в трубчатый электрод диаметром 3 мм. Методом циклической вольтамперометрии определены значения пикового тока и пикового потенциала электрода с чистыми микросферами, а для лучшего образца - еще и с добавлением гексаферрита бария как электрохимического катализатора. Из девятнадцати исследованных растворов для синтеза наиболее перспективным является раствор, содержащий 100 мл этиленгликоля, 5 мл фурфурилового спирта, 5 мл ОП-10, 50 мл серной кислоты.

Еще

Стеклоуглерод, микросферы, электрохимия

Короткий адрес: https://sciup.org/147244647

IDR: 147244647 | DOI: 10.14529/chem240310

Список литературы Получение стеклоуглеродных микросфер для электрохимического анализа

Antonio N.-M., Rub R.A.N.-M. // Journal of Materials Chemistry. 2010. V. 21, No. 6. P. 1664. DOI: 10.1039/C0JM01350A
Zhang P., Qiao Z. A., Dai S. // Chemical Communications. 2015. V. 51, No. 45. P. 9246. DOI: 10.1039/C5CC01759A
Díez N., Sevilla M., Fuertes A.B. // Materials Today Nano. 2021. V. 16. P. 100147. DOI: 10.1016/j.mtnano.2021.100147
Yang T., Liu J., Zhou R., Chen Z., Xu H. // Materials Chemistry A. 2014 V. 2. P. 18139 DOI: 10.1039/C4TA04301D
Yu Q., Guan D., Zhuang Z., Li J. // ChemPlusChem. 2017. V. 82. P. 1. DOI: 10.1002/cplu.201700182
Cho I.W., Son Seung Uk, Yang MinHo et al. // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2020. V. 876. P. 114739. DOI: 10.1016/j.jelechem.2020.114739
Wei N., Li X., Yin H. et al. // Journal of Materials Science. 2023. V. 58, No. 12. P. 5244. DOI: 10.1007/s10853-023-08347-0
Fan L., Xin Y., Xu Y. et al. // Microchemical Journal. 2021. V. 170. P. 106770. DOI: 10.1016/j.microc.2021.106770
Peer M., Qajar A., Rajagopalan et al. // Carbon. 2013. V. 51. P. 85. DOI: 10.1016/j.carbon.2012.08.015
Yao J., Wang H., Liu J. et al. // Carbon. 2005. V. 43, No. 8. P. 1709. DOI: 10.1016/j.carbon.2005.02.014
Guaraldo T.T., Goulart L.A., Moraes F.C. et al. // Applied Surface Science. 2019. V. 470. P. 555. DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.09.226
Zhang D., Qian J., Yi Y. et al. // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2019. V. 847. P. 113229. DOI: 10.1016/j.jelechem.2019.113229
Jayaraman S., Rajarathinam T., Chang S. C. // Chemosensors. 2023. V. 11, No. 4. P. 254. DOI: 10.3390/chemosensors11040254
Yi Y., Sun H., Zhu G. et al. // Analytical Methods. 2015. V. 7, No. 12. P. 4965. DOI: 10.1039/C5AY00654F
Zhao X., Zhang L., Chu Z. et al. // Molecules. 2023. V. 28, No. 7. P. 3006. DOI: 10.3390/molecules28073006
Gan T., Sun J., Yu M. et al. // Food chemistry. 2017. V. 214. P. 82. DOI: 10.1016/j.foodchem.2016.07.054
Wang M., Hu B., Yang C. et al. // Biosensors and Bioelectronics. 2018. V. 99. P. 176. DOI: 10.1016/j.bios.2017.07.059
Astruc J., Nagalakshmaiah M., Laroche G. et al. // Carbohydrate polymers. 2017. V. 178. P. 352. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.08.138
Li C., Li J., Wang Z. et al. // Inorganic Chemistry Frontiers. 2017. V. 4, No. 2. P. 309. DOI: 10.1039/C6QI00502K
Zubizarreta L., Arenillas A., Pis J. J. // Applied surface science. 2008. V. 254, No. 13. P. 3993. DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.12.025
Liu J., Wang X., Gao J. et al. // Electrochimica Acta. 2016. V. 211. P. 183. DOI: 10.1016/j.electacta.2016.05.217
Granja-Banguera C.P., Silgado-Cortázar D.G., Morales-Morales J.A. // Molecules. 2022. V. 27, No. 5. P. 1550. DOI: 10.3390/molecules27051550
Ziegler D., Marchisio A., Montanaro L. et al. // Solid State Ionics. 2018. V. 320. P. 24. DOI: 10.1016/j.ssi.2018.02.028
Mikysek T., Stočes M., Švancara I. et al. // RSC advances. 2012. V. 2, No. 9. P. 3684. DOI: 10.1039/C2RA20202F
Švancara I., Vytřas K., Barek J. et al. // Critical Reviews in Analytical Chemistry. 2001. V. 31, No. 4. P. 311. DOI: 10.1080/20014091076785

Еще

Статья научная