3A-Amino-3A-Deoxy-(2AS, 3AS)-β-Cyclodextrine Hydrate/Etain Disulfide Modified Screen Printed Carbon Electrode pour l'électrochimie Détection des polychlorobiphényles

Introduction

Récemment, les études sur l'élimination des polluants organiques persistants (POP) de l'environnement et la protection de l'environnement mondial sont importantes [1]. Les polychlorobiphényles (PCB) sont des polluants omniprésents qui sont largement répandus dans l'environnement [2] et largement appliqués dans différentes branches de l'industrie, en raison de leurs excellentes propriétés chimiques, propriétés physiques [3], manque de combustibilité, stabilité thermique et propriétés diélectriques . De plus, les PCB sont largement utilisés dans diverses industries comme fluides isolants et réfrigérants dans les outils électriques des centrales électriques et des grands bâtiments [4,5,6]. Depuis les années 1970, la production et l'utilisation commerciale des PCB sont interdites dans certains pays en raison de leur bioaccumulation, de leur persistance dans l'environnement et de leur forte toxicité [1]. Cependant, des PCB excessifs sont trouvés dans divers produits, tels que les liquides conducteurs de chaleur et les condensateurs [3]. Le nom commercial du mélange de PCB étudié est Aroclor, qui est fabriqué par Monsanto Chemical Company aux USA. De plus, le mélange Aroclor PCB contient plus de 100 congénères spécifiques de PCB. A l'inverse, l'utilisation fréquente des PCB peut créer des problèmes dans le monde entier dans le sol, les milieux aquatiques et l'air, et même dans le corps humain [7, 8]. De plus, la nature persistante des PCB dans l'environnement peut induire des effets négatifs sur la santé humaine et animale. Par conséquent, l'amélioration des méthodes de détection des PCB est extrêmement importante dans l'environnement mondial. Aujourd'hui, des méthodes traditionnelles telles que la chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC/MS) et la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC/MS) [9,10,11] sont utilisées pour détecter les PCB. Néanmoins, ces méthodes présentent certains inconvénients, à savoir le besoin de personnel qualifié, un coût élevé, une consommation de temps élevée et la difficulté et la complexité de la préparation des échantillons [12, 13]. Par conséquent, le contrôle de la quantité de PCB nécessite des techniques rapides et peu coûteuses, ainsi qu'un système d'analyse sur site. Les méthodes électrochimiques ont été utilisées dans différentes applications potentielles et études environnementales pour leurs avantages, tels qu'une miniaturisation facile, une instrumentation simple, une bonne détermination quantitative, un temps de réponse rapide, ainsi qu'une sélectivité et une sensibilité élevées. À ce jour, seul un nombre limité d'articles ont été rapportés comme étant basés sur la détermination électrochimique des PCB [14]. En outre, l'électrode non modifiée a un faible taux de transfert d'électrons et une mauvaise conductivité. Par conséquent, la modification avec des matériaux nanostructurés ou différents types est importante. En conséquence, la 3A-amino-3A-désoxy-(2AS,3AS)-β-cyclodextrine avec du disulfure d'étain a été utilisée pour la fabrication sur une électrode de carbone sérigraphiée (SPCE) (β-CD/SnS_{2 /SPCE).}

La cyclodextrine (CD) est un terme courant pour les oligosaccharides cycliques, qui sont classés à partir de cinq molécules de glucopyranose ou plus. Cinq monomères polymérisés CD ne se produisent pas dans la nature. Généralement, les CD naturelles sont classées en α-CD, β-CD et γ-CD, qui sont composées de six, sept et huit unités de glucopyranose. Le CD a une caractéristique hydrophile dans l'anneau externe et une caractéristique hydrophobe à l'intérieur de l'anneau de la molécule. Il a une cavité conique stéréoscopique d'une certaine taille et encapsule les molécules dans les anneaux benzéniques [15]. Cette structure de trou moléculaire spéciale permet à la cavité CD de se combiner avec un composé ou un groupe fonctionnel faiblement polaire pour former une interaction hôte-invité. Ensuite, la paroi externe hydrophile du CD améliore la solubilité dans l'eau. De plus, les β-CD sont les molécules les plus couramment utilisées, en raison de leur faible coût de production et de leur taille de cavité modérée [16]. Ces dernières années, le CD a été largement appliqué dans les industries pharmaceutiques, alimentaires et chimiques ainsi que dans l'agriculture et l'ingénierie environnementale. Dans ce travail, le CD est utilisé sous la forme d'hydrate de 3A-amino-3A-désoxy-(2AS,3AS)-β-CD, et sa structure est illustrée à la Fig. 1.

La structure de 3A-amino-3A-deoxy-(2AS,3AS)-β-CD

Disulfure d'étain (SnS₂ ) est l'un des membres des dichalcogénures métalliques (MDC) IV-VI, qui est un important semi-conducteur de type n avec une bande interdite indirecte de 2,2 eV [17]. Le SnS₂ s'est développé comme un élément important pour leurs applications électroniques et optoélectroniques durables. Le SnS₂ a un diiodure de cadmium en couches (CdI₂ ) structure de type cristallin comprenant l'atome d'étain pris en sandwich entre deux atomes de soufre (S-Sn-S) avec des liaisons covalentes, et les couches de soufre adjacentes sont connectées les unes aux autres par attraction de van der Waals [18]. Le SnS₂ matériau a été largement utilisé dans la recherche, en raison de leurs applications potentielles, notamment l'optoélectronique, la nanoélectronique, la récupération de la lumière et les applications de conversion d'énergie [19]. De plus, l'activité théorique maximale du SnS₂ le nanomatériau présente une meilleure compatibilité et applicabilité dans le capteur électrochimique [20]. En conséquence, le SnS₂ nanomatériau a été utilisé pour la préparation de β-CD/SnS₂ composite.

Dans cette étude, nous démontrons la synthèse de SnS₂ et la préparation de β-CD/SnS₂ matériau composite. Le SnS₂ nanomatériau a été synthétisé par la méthode de synthèse hydrothermale. Les hydrates de 3A-amino-3A-désoxy-(2AS,3AS)-β-CD ont été modifiés séquentiellement sur une électrode de carbone sérigraphiée jetable (SPCE) par titrage à l'aide d'une micropipette. L'hydrate de 3A-amino-3A-désoxy-(2AS,3AS)-β-CD (β-CD) a amélioré la sélectivité de l'électrode modifiée. Le matériau résultant a été sondé par des techniques spectrophotométriques et voltamétriques favorables. Le β-CD/SnS₂ fabriqué /SPCE a été utilisé pour la détection électrochimique des PCB.

Matériaux et méthodes

Matériaux

Thioacétamide (C₂ H₅ NS, 98%) et le tétrachlorure d'étain pentahydraté (SnCl₄ ·5H₂ O, tétrachlorostannane) ont été achetés chez Alfa (USA) et Showa (Japon). Méthanol (CH₃ OH, alcool méthylique 99,9%) obtenu auprès de J.T. Boulanger. Hydrogénophosphate disodique (Na₂ HPO_4, phosphate sec-sodium ≥ 99%), phosphate monosodique (NaH₂ Bon de commande₄ , phosphate monosodique ≥ 98%), hydroxyde de sodium (NaOH, soude caustique ≥ 97%), hexacyanoferrate(II) de potassium ((K₄ [Fe(CN)₆ ]), ferrocyanure de potassium 98,5–102,0%, et hexacyanoferrate(III) de potassium ((K₃ [Fe(CN)₆ ]), ferricyanure de potassium < 10 μm, 99 %) ont été reçus de Sigma-Aldrich, Allemagne. Le 3A-Amino-3A-deoxy-(2AS,3AS)-β-CD (C₄₂ H₇₁ NON₃₄ .XH₂ O, DTXSID20462166) a été acheté auprès de basechem (http://www.basechem.org) et PCB (Aroclor 1016) (C₁₂ H₇ C_l3 , matériau de référence certifié, 200 μg/mL dans du méthanol) a été reçu de Merck, Sigma Aldrich (Allemagne).

Instruments

Les propriétés morphologiques de surface du matériau synthétisé sont étudiées en utilisant la microscopie électronique à balayage à émission de champ (imagerie de haute qualité et microscopie analytique avancée (FE-SEM ZEISS (Sigma, Allemagne)). La nature cristalline de l'hexagone bidimensionnel (2D) SnS₂ les matériaux ont été sondés par diffraction des rayons X sur poudre (XRD) et les données XRD ont été collectées via la poudre X'Pert3 (PANalytical/Nederland). Une analyse par diffraction de poudre donne un diffractogramme aux rayons X, présente la concentration de phase (surfaces des pics), les phases cristallines présentes (position du pic), la taille/la déformation cristalline (largeurs des pics) et le contenu amorphe (bosse de fond). Le testeur de pH pH 510 (Eutech Instrument/UK) a été utilisé pour surveiller le pH dans l'ensemble de l'expérience. Les caractéristiques électrochimiques et la cinétique des électrodes de diverses électrodes modifiées ont été testées en utilisant CHI6114E, CH Instruments/USA. Lorsque les trois électrodes conventionnelles ont été utilisées, le SPCE a servi d'électrode de travail, des électrodes Ag/AgCl et Pt ont servi de référence et de contre-électrode. L'électrolyte contient une solution mixte de 3 mM de sel de sang jaune (K₄ [Fe(CN)₆ ]), 3 mM de sel de sang rouge (K₃ [Fe(CN)₆ ]) et une solution de chlorure de potassium (KCl) 0,1 M. La plage de balayage de la fenêtre de potentiel appliquée est de − 0,6 V–1,0 V et la vitesse de balayage est de 0,05 V/s.

Synthèse du disulfure d'étain

Initialement, environ 0,351 g de précurseur d'étain SnCl₄ ·5H₂ O et 0,3 g de C₂ H₅ NS ont été mélangés avec 70 mL d'eau déminéralisée. Le mélange de solution a été agité pendant 1 h à température ambiante. Ensuite, du NaOH 1 M a été ajouté lentement pour ajuster le pH de la solution et maintenir le pH de la solution à environ 10,5. Plus tard, le mélange de solution homogène bien dispersé a été versé dans un autoclave hydrothermal en acier inoxydable et chauffé dans un four de 25 à 200 °C (chauffage de la première étape : 25°C → 200 °C, 1 h ; chauffage de la deuxième étape : 200 °C, 11 h). Après chauffage, la solution a été refroidie à température ambiante. Ensuite, la solution collectée a été lavée plusieurs fois par centrifugation en utilisant de l'eau déminéralisée et de l'éthanol (6000 tr/min, 30 min). Enfin, la poudre de disulfure d'étain a été dissoute dans de l'eau désionisée, versée dans un plat d'évaporation et séchée dans un incubateur.

Préparation et fabrication de β-CD/SnS₂ avec SPCE modifié

Tout d'abord, une solution de β-CD 1 mM a été préparée dans 100 mL d'eau déminéralisée. En revanche, 0,02 g de SnS₂ dissous dans 5 mL d'eau déminéralisée et titrer 2 μL de SnS₂ solution avec une micropipette sur la surface du SPCE. Ensuite, il a été séché dans un séchoir sous vide pendant 10 min et titré à sec cinq fois. Ensuite, les 2 μL de la solution aqueuse contenant du β-CD sont titrés à la surface du nano SnS₂ -SPCE modifié et séché pendant 10 min dans un séchoir sous vide. Le β-CD/SnS₂ préparé matériau modifié avec SPCE et fabrication de β-CD/SnS₂ /SPCE sont illustrés à la figure 2.

La préparation et la fabrication de β-CD/SnS₂ /SPCE

Résultats et discussion

Analyse de la structure cristalline de SnS₂

La nature cristalline du SnS₂ tel que synthétisé a été évalué par XRD. La figure 3 montre le diagramme de diffraction de SnS₂ présentaient les pics à 15°, 29°, 30°, 31°, 41°, 46°, 50°, 51°, 53° et 70°, qui sont attribués aux (001), (100), (011 ), (002), (012), (003), (110), (111), (103) et (113), respectivement. Ces résultats ont montré la phase hexagonale de SnS₂ [JCPDS (89-2358)], qui est la confirmation de SnS₂ formation [21].

Le modèle XRD de SnS₂

Analyse morphologique de surface de SnS₂

La morphologie de surface du SnS₂ le matériau a été examiné à l'aide de FE-SEM, et les images sont montrées sur la Fig. 4. On peut voir que le nanoflocon ressemble à du SnS₂ structuré avec la forme hexagonale. À des grossissements plus élevés (Fig. 4a) et (Fig. 4b), le SnS₂ a des largeurs d'environ 322, 298 et 220  nm.

un Les images FESEM de SnS à différents grossissements. b Les nanoflocons ont des largeurs d'environ 322, 298 et 220 nm

Analyse d'impédance électrochimique et effet de la solution d'électrolyte

L'analyse d'impédance électrochimique a été testée sur trois électrodes modifiées différentes telles que SPCE nue, SnS₂ /SPCE et β-CD/SnS₂ /SPCE et les résultats sont illustrés à la Fig. 5a. On peut voir que le SPCE nu présente une grande région en demi-cercle et une résistance de transfert de charge plus élevée, car le SPCE nu a une conductivité plus faible. Ensuite, SnS₂ -Le SPCE modifié a une résistance de transfert de charge plus faible que le SPCE nu en raison de la modification matérielle du SPCE. De plus, le β-CD/SnS₂ /SPCE présente un taux de transfert d'électrons rapide et une conductivité élevée par rapport aux autres électrodes. Par conséquent, le β-CD/SnS₂ fabriqué /SPCE est utilisé pour l'application électrochimique ultérieure.

un Spectres EIS de différentes électrodes modifiées :SPCE nu, SnS₂ /SPCE et β-CD/SnS₂ /SPCE. b β-CD/SnS₂ Électrode modifiée /SPCE dans du PBS (pH = 7,4) (noir) et 3 mM de sel de sang jaune, 3 mM de sel de sang rouge, 0,1 M de solution de KCl (rouge) dans la solution de mélange de 80 μM de PCB Aroclor (1016)

L'électrode de travail β-CD/SnS₂ /SPCE a été testé dans deux types d'électrolytes différents :électrolyte (1) :concentration de 10 mM de tampon phosphate salin (PBS), pH = 7,4 ; et électrolyte (2) :3 mM de sel de sang jaune, 3 mM de sel de sang rouge, 0,1 M de chlorure de potassium (KCl). Ces deux solutions électrolytiques contenant un mélange de 80 μM de PCB (Aroclor 1016) ont été scannées par voltamétrie cyclique (CV) à la tension potentielle appliquée de − 0,6 à 1,0 V et à une vitesse de balayage de 0,05 V/s. On peut voir sur la figure 5b, la forme du pic de l'électrolyte 1 :l'électrolyte PBS n'est pas perceptible. En comparaison, l'électrolyte (2) présentait un pic redox bien défini avec une réponse de courant de pic maximale. L'électrolyte (2) est donc favorable à la détection des PCB (Aroclor 1016).

Performances électrochimiques de différentes électrodes modifiées

Les performances électrochimiques de diverses électrodes modifiées, à savoir SPCE nue, SnS₂ /SPCE et β-CD/SnS₂ /SPCE, a été étudiée en utilisant la voltamétrie cyclique (CV). Les trois premières électrodes (SPCE nue, SnS₂ /SPCE et β-CD/SnS₂ /SPCE) immergé dans l'électrolyte contient un mélange de 3 mM de sel de sang jaune et de 3 mM de sel de sang rouge dans une solution de 0,1 M de KCl et la fenêtre de potentiel de − 0,6 à 1,0 V, taux de balayage à 0,05 V/s. De plus, le β-CD/SnS₂ /SPCE a été immergé dans un électrolyte contenant des PCB (Aroclor 1016) et enregistré avec la même procédure. Comme le montre la figure 6a, le SnS₂ /SPCE a une amélioration de courant significative par rapport au SPCE nu. β-CD/SnS₂ /SPCE affiche un courant plus élevé que les autres électrodes modifiées, en raison de sa bonne conductivité et ne gêne pas le transfert d'électrons. Enfin, le β-CD/SnS₂ /SPCE a été immergé dans la solution d'électrolyte contenant des PCB (Aroclor 1016) et la densité de courant a soudainement diminué. En raison de la cavité hydrophobe du -CD a été combiné avec la molécule de PCB et l'interaction hôte-invité entre la surface de l'électrode β-CD et PCB. Ensuite, les substances entravent le redox ([Fe(CN)₆ ] ^3−/4− ) d'atteindre la surface de l'électrode et qui entrave le processus électrochimique. Lorsque les PCB pénètrent dans la cavité du CD, il y a une baisse significative de la conductivité.

un Courbes CV des trois premières électrodes :SPCE nue, SnS₂ /SPCE et β-CD/SnS₂ /SPCE dans l'électrolyte contenant un mélange de 3 mM de sel de sang jaune, 3 mM de sel de sang rouge, 0,1 M de solution de KCl et d'autres β-CD/SnS₂ /SPCE dans un électrolyte contenant des PCB (Aroclor 1016) fenêtre de potentiel de − 0,6 à 1,0 V avec une vitesse de balayage de 0,05 V/s. b Les CV de différentes analyses de taux de balayage (0,01 V/s à 0,1 V/s) ont été effectués dans 80 μM de PCB (Aroclor 1016) dans une solution mixte de 3 mM de sel de sang jaune, 3 mM de sel de sang rouge et 0,1 M de KCl. c Le tracé d'étalonnage représente la racine carrée de la vitesse de balayage par rapport à la densité de courant du pic anodique et cathodique

Effet du taux de numérisation

Les analyses ont été effectuées à différentes vitesses de balayage pour vérifier la cinétique de réaction et étudier l'influence sur le courant et le potentiel de crête. Le β-CD/SnS₂ Le /SPCE a été utilisé comme électrode de travail et l'électrolyte était une solution mixte de 3 mM de sel de sang jaune, 3 mM de sel de sang rouge et 0,1 M de chlorure de potassium (KCl). Ensuite, 80 μM de PCB (Aroclor 1016) ont été ajoutés à la solution mélangée et scannés par CV. L'expérience a été menée avec différentes vitesses de balayage allant de 0,01 à 0,10 V/s. Comme on peut le voir sur la figure 6b, lorsque l'on augmente les taux de balayage, le temps de réaction électrochimique devient plus court et la réponse en courant est augmentée. A l'inverse, lorsque la vitesse de balayage est plus faible, le temps de réaction électrochimique est plus long et la réponse en courant est plus faible. Comme le montre la Fig. 6b, les valeurs de courant de crête sont régressées linéairement par la racine carrée des différentes vitesses de balayage (V ^1/2 ), tandis que le courant de crête redox (Ipa et Ipc) était linéairement proportionnel à la racine carrée de la vitesse de balayage. Ces résultats démontrent que le processus de réaction électrochimique est un processus contrôlé par diffusion. De plus, la valeur du coefficient de corrélation du pic anodique et cathodique a été réalisée à R ² = 0.9937 et R ² = 0,9934 (Fig. 6c). De plus, la valeur constante du taux de transfert d'électrons (k _s ) a été calculé sur la base de l'équation de Laviron [22].

Où k _s est la constante du taux de transfert d'électrons, α est le coefficient de transfert de charge, n est le coefficient de transfert d'électrons de la molécule pendant la réaction, est la vitesse de balayage, A est la surface de l'électrode, R est la constante de gaz, F est la constante de Faraday, T est la température et Ep est la différence de potentiel de crête.

L'équation suivante est utilisée pour déterminer la valeur de  :

Par la présente, E _p/2 est un potentiel demi-pic et d'autres paramètres sont similaires. Les valeurs sont α = 0.236, n = 1, ν = 0,05 (V/s), A = 0,071 (cm ² ), R = 8.314 (J K ^− 1 mol ^− 1 ), F = 96 485 (C mol ^− 1 ), T = 298 (K), et ΔEp = 0.39(V).

Après calcul, la constante de taux de transfert d'électrons ks = 0,039(s ⁻¹ ) peut être obtenu. De plus, la valeur de couverture de surface a été calculée par différentes analyses de taux de balayage à l'aide de l'équation suivante :[23].

Où est la couverture de surface et I p est le courant de crête anodique ; les autres paramètres ont déjà été expliqués. Je _P =2,702 × 10 ⁻⁵ (A) et n = 1, et toutes les autres valeurs sont les mêmes que celles de l'équation précédente. La valeur de la couverture de surface (τ) s'est alors avérée être 0,814 × 10 ⁻⁸ mol cm ⁻² .

Effet d'une concentration différente

L'activité électrocatalytique du β-CD/SnS₂ /SPCE à différentes concentrations, l'ajout de PCB (Aroclor 1016) a été évalué à l'aide du CV. La figure 7a montre les courbes CV des PCB (Aroclor1016) et il n'y a eu aucun changement entre la concentration de 0,625 et 2,5 μM. Les changements significatifs de CV n'ont été obtenus qu'après l'ajout de 5 μM de PCB (Aroclor 1016) ou plus. La figure 7b montre les courbes CV selon les concentrations de PCB (Aroclor 1016) de 5, 10, 20, 40 et 80 μM. On peut observer que lorsque la concentration de PCB (Aroclor 1016) augmente, la réaction redox de [Fe(CN)₆ ] ^3−/4− a été inhibé. La diffusion moléculaire atteint la surface de l'électrode, ce qui gêne le processus électrochimique. La résistance du transfert d'électrons est proportionnelle au nombre de molécules des PCB piégés par CD (Aroclor 1016). Par conséquent, l'intensité du signal de courant mesuré a été progressivement diminuée par l'ajout de PCB (Aroclor 1016). Ces résultats démontrent que la limite de détection actuelle des PCB (Aroclor 1016) est de 5 μM. De plus, la figure 7c montre que le courant redox mesuré à partir de la concentration de PCB (Aroclor 1016) 5–80 μM avait une relation linéaire avec le logarithme de la concentration. Le coefficient de corrélation résultant R ² les valeurs d'oxydation et de réduction sont respectivement de 0,9783 et 0,981. Cela démontre que le β-CD/SnS₂ /SPCE a atteint une excellente activité électrocatalytique.

CV du β-CD/SnS₂ /SPCE à a différentes concentrations de PCB ajoutés (Aroclor 1016) de 0,625 à 2,5 μM, b différentes concentrations de PCB ajoutés (Aroclor 1016) de 5 μM à 80 μM. c Le tracé entre la concentration logarithmique des PCB (Aroclor 1016) et la densité de courant de crête anodique et cathodique

Analyse différentielle de la voltamétrie à impulsions

La méthode d'analyse par voltamétrie pulsée différentielle (DPV) est une méthode très sensible par rapport aux autres techniques de voltamétrie. Les différentes concentrations—0,625 μM, 1,25 μM, 2,5 μM, 5 μM, 10 μM, 20 μM, 40 μM et 80 μM—de PCB (Aroclor 1016) ont été mesurées par la méthode DPV (Fig. 8a–d). Ensuite, les groupes témoins avec des concentrations de méthanol de 0,625 μM, 1,25 μM et 2,5 μM ont été testés. Les échantillons avec des concentrations de 5 μM, 10 μM, 20 μM, 40 μM et 80 μM ont été testés séparément (Fig. 9a–e). Les figures 8a et b montrent que le courant de crête de réduction dépend de l'ajout de différentes concentrations de PCB (Aroclor 1016). La figure 8a montre l'ajout de différentes concentrations de PCB (Aroclor1016) à 0,625-10 μM dans la solution d'électrolyte. L'intensité du courant a été progressivement augmentée jusqu'à 5 µM, après ajout, le courant a été soudainement diminué. La figure 8b montre l'ajout à plus forte concentration de PCB (Aroclor 1016) (5-80 μM) ; la densité de courant a été diminuée linéairement. Parce que les PCB sont encapsulés dans la cavité β-CD en tant que molécule hôte hydrophobe. Lorsque l'inclusion d'invité se forme, le redox de [Fe(CN)₆ ] ^3−/4− est bloqué car [Fe(CN)₆ ] ^3−/4− n'est pas en mesure d'atteindre la surface de l'électrode, et ce phénomène entrave le processus de réaction électrochimique. Lorsque les PCB pénètrent dans la cavité hydrophobe du -CD, l'intensité du signal a chuté. Comme l'expérience similaire de DPV dans les Fig. 8c, d, mais ici mentionné le courant de pic d'oxydation des PCB (Aroclor 1016). Dans la figure 8e, la régression linéaire pour la réaction de réduction était y = − 0.111x + 0.399 avec le coefficient de corrélation (R ² = 0.9869) et celui de la réaction d'oxydation était y = 0,0571x − 0,2877 avec R ² = 0,9436 ; ces valeurs sont obtenues à partir de la Fig. 8b, d. La détermination électrochimique des PCB à base de β-CD/SnS₂ /SPCE par rapport aux rapports précédents et aux résultats répertoriés dans le tableau 1.

un , b La réponse DPV du courant de crête de réduction dépend de l'ajout de différentes concentrations de PCB (Aroclor 1016). L'ajout de différentes concentrations de PCB (Aroclor1016) à 0,625-10 μM dans la solution d'électrolyte (a ). L'ajout à plus forte concentration de PCB (Aroclor 1016) (5-80 μM) (b ). c , d Le courant de pic d'oxydation dépend des différentes concentrations d'ajout de PCB (Aroclor 1016). e Le tracé entre la densité de courant de crête d'oxydation et de réduction par rapport à la concentration logarithmique des PCB (Aroclor 1016)

un , c Affiche le courant de pointe de réduction et d'oxydation en fonction de la concentration de PCB 1,25 à 10 μM dissous dans le méthanol d'électrolyte. b , d Présente la plus forte concentration d'ajout de PCB (Aroclor 1016) (5 à 80 μM) dans l'électrolyte méthanol et correspondant au courant de pointe de réduction et d'oxydation

De plus, les figures 9a, c montrent que le courant de pointe de réduction et d'oxydation dépend de la concentration de PCB (Aroclor 1016) 1,25-10 μM dissous dans le méthanol électrolytique. À partir de la Fig. 9a, c, le courant maximal a été obtenu à la concentration de 1,25 μM, puis la réponse du courant a été diminuée pour une addition plus élevée. De plus, la figure 9b, d montre l'ajout de la concentration la plus élevée de PCB (Aroclor 1016) (5 à 80 μM) dans l'électrolyte méthanol et correspondant au courant de pointe de réduction et d'oxydation. Alors qu'en augmentant la concentration de PCB (Aroclor 1016), le courant diminuait linéairement. En raison de la formation de complexes d'inclusion de PCB entre β-CD. De plus, la figure 10 montre la comparaison de la concentration de 5 μM de PCB (Aroclor 1016) dans le méthanol et sans méthanol. Le courant de réduction le plus élevé a été obtenu pour les PCB (Aroclor 1016) sans ajout de méthanol. Ce résultat explique que la limite de détection la plus basse d'Aroclor1016 est de 5 μM et le méthanol est de 1,25 μM. Le β-CD/SnS₂ /SPCE détecte l'analyte PCB (Aroclor 1016), bien qu'il contienne du méthanol. Cependant, cela n'est pas affecté par le méthanol, ce qui implique que le β-CD est combiné aux PCB (Aroclor 1016). L'affinité est supérieure à celle du méthanol, et le -CD forme un complexe d'inclusion hôte-invité à travers les PCB encapsulés dans la cavité hydrophobe (Aroclor 1016).

Réponse DPV pour la comparaison de 5 μM de PCB ajoutés (Aroclor 1016) dans le méthanol avec la solution de méthanol seul

Test de stabilité

La stabilité du β-CD/SnS₂ /SPCE a été étudiée par CV. Les expériences d'étude de stabilité ont été réalisées pendant 7 jours et l'électrode de travail a été conservée à température ambiante. Le changement actuel a été mesuré une fois par jour; ici, la valeur actuelle du jour initial est I ₀ et le changement de valeur actuelle est I . La variation actuelle a été calculée en divisant la valeur actuelle de chaque jour par la valeur actuelle initiale ; le tracé de données correspondant est illustré à la Fig. 11. On peut voir que le -CD/SnS₂ /SPCE affiche une valeur de stabilité à 88 % à température ambiante (7 jours).

Carte de test de stabilité placée à température ambiante pendant 7 jours sur β-CD/SnS₂ /SPCE

Conclusion

Dans ce manuscrit, nous avons démontré la synthèse hydrothermale du disulfure de nano-étain (SnS₂ ). Le β-CD/SnS₂ /SPCE a été fabriqué en utilisant la méthode de titrage par micropipette. Le β-CD/SnS₂ fabriqué /SPCE a été appliqué avec succès pour la détermination des PCB (Aroclor 1016). Interestingly, the modified electrode has a linear detection range from 0.62 to 80 μM and a detection limit of 5 μM. Furthermore, the electrodes were as stable as 88% after 7 days’ storage. The results showed that the β-CD successfully encapsulated PCBs to achieve an electrochemical sensor that reduced the time and increased the convenience of PCBs detection. The fabricated modified electrode exhibits a rapid, facile, and sensitivity to electrochemical detection of PCBs. The proposed PCB sensor, the hydrophobic cavity of β-CD was connected with PCB molecule and the host–guest interaction between the electrode surface β-CD and PCB. The significant PCB electrochemical sensor shows a wide linear range, stability, sensitivity, reduced working time, and good reproducibility.

Disponibilité des données et des matériaux

Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié.

Abréviations

2D :

Bidimensionnel

CV :

Voltamétrie cyclique

DPV:

Differential pulse voltammetry

EIS :

Spectroscopie d'impédance électrochimique

FE-SEM :

Microscope électronique à balayage à émission de champ

GC/MS:

Gas chromatography-mass spectrometry

LC/MS:

Liquid chromatography-mass spectrometry

MDCs:

Metal dichalcogenides

PBS :

Solution saline tamponnée au phosphate

PCBs:

Polychlorinated biphenyls

POPs:

Persistent organic pollutants

SnS₂ :

Tin sulfide

SPCE:

Screen-printed carbon electrode

XRD :

Diffraction des rayons X

β-CD:

3A-Amino-3A-deoxy-(2AS, 3AS)-β-cyclodextrin hydrate