mps-06-00060 (1)
Preview text:
Machine Translated by Google Ôn tập
Những triển vọng mới trong phân tích điện hóa các ion kim loại nặng
(Cd, Pb, Zn, Cu): Phát triển và ứng dụng các vật liệu mới Bề mặt điện cực
Vasiliki Keramari, Sophia Karastogianni và Stella Girousi *
Phòng thí nghiệm Hóa phân tích, Trường Hóa học, Khoa Khoa học, 54124 Thessaloniki, Hy Lạp;
vasilikik20keramari@gmail.com (VK); skarastogianni@hotmail.com (SK)
* Địa chỉ liên hệ: girousi@chem.auth.gr
Tóm tắt: Việc phát hiện các ion kim loại nặng độc hại, đặc biệt là cadmium (Cd), chì (Pb), kẽm (Zn) và
đồng (Cu), là một vấn đề toàn cầu do các sự cố ô nhiễm liên tục và các hoạt động công nghiệp và nhân tạo
không ngừng . Do đó, việc phát triển các kỹ thuật phát hiện hiệu quả để xác định mức độ ô nhiễm ion kim
loại nặng trong các môi trường khác nhau là rất quan trọng . Các kỹ thuật điện hóa, cụ thể hơn là phương
pháp đo điện thế (voltammetry), nhờ các đặc tính của nó, là một phương pháp đầy hứa hẹn để phát hiện đồng
thời các ion kim loại nặng. Bài đánh giá này xem xét các xu hướng hiện tại liên quan đến việc tạo điện cực
và các kỹ thuật phân tích được sử dụng. Ngoài ra, bài viết còn đề cập đến các phương pháp phát hiện tiên
tiến dựa trên các hạt nano đã được phát triển cho đến nay, cũng như việc tạo điện cực bằng bismuth và kỹ
thuật điện cực in trên màn hình đang nổi lên. Cuối cùng, những ưu điểm của việc sử dụng các phương pháp
này được nêu bật, đồng thời thảo luận về những lợi ích phát sinh từ công nghệ nano, vì nó mang lại cho các
nhà nghiên cứu những ý tưởng mới để tích hợp các công nghệ này vào các thiết bị có thể được sử dụng ở bất
cứ đâu và bất cứ lúc nào. Bài viết cũng đề cập đến sự phân loại kim loại và ảnh hưởng của nó đến độc tính,
vì đây là một chủ đề nghiên cứu quan trọng.
Từ khóa: ion kim loại nặng; điện cực biến tính; phân tích điện hóa; hạt nano
Trích dẫn: Keramari, V.; Karastogianni, S.; Girousi, 1. Giới thiệu
S. Triển vọng mới trong phân tích điện hóa các
ion kim loại nặng (Cd, Pb, Zn, Cu): Phát triển và
Hầu hết các ion kim loại nặng tồn tại tự nhiên trong môi trường; tuy nhiên, một số đến từ các nguồn
ứng dụng điện cực mới
nhân tạo, chẳng hạn như một số ngành công nghiệp, nông nghiệp, đốt nhiên liệu hóa thạch, thuốc trừ sâu, khí
thải ô tô và nước thải. Các ion kim loại nặng này với số lượng lớn có thể trở nên nguy hiểm đối với hệ thống
Bề mặt. Phương pháp giao thức. 2023, 6, 60.
sinh học. Ví dụ, cadmium (Cd), chì (Pb), kẽm (Zn) và đồng (Cu) ảnh hưởng đến môi trường do tính không phân
https://doi.org/10.3390/mps6040060
hủy sinh học và độc tính tích lũy của chúng [1].
Biên tập viên học thuật: Verônica Pino
Trong đất, tất cả các nguyên tố vô cơ cần thiết và thiết yếu cho sự sinh trưởng và
Ngày nhận bài: 10 tháng 5 năm 2023
phát triển bình thường của thực vật đều tồn tại. Mặc dù một số ion kim loại nặng, chẳng hạn
Đã sửa đổi: ngày 10 tháng 6 năm 2023
như đồng (Cu) và kẽm (Zn), v.v., cần thiết cho các chức năng enzym khác nhau, nhưng nồng độ
Đã được chấp nhận: 21 tháng 6 năm 2023
quá cao của các ion kim loại nặng có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng [2–4], vì chúng có
Ngày xuất bản: 26 tháng 6 năm 2023
thể trở nên độc hại và nguy hiểm, với những tác động nghiêm trọng đến môi trường. Các ion
kim loại nặng độc hại khác nhau về bản chất và phương thức tích lũy, hoặc trong đất hoặc
trong thực vật. Một số nguồn ion kim loại nặng trong đất là phân bón, thuốc trừ sâu và bùn thải [5].
Các kim loại độc hại như cadmium (Cd) và chì (Pb), cũng như nhiều kim loại khác, có thể dễ dàng xâm
Bản quyền: © 2023 thuộc về các tác giả.
nhập vào các thành viên cao hơn trong chuỗi thức ăn sinh học và do đó, vào cơ thể con người, gây ra các bệnh
Đơn vị được cấp phép: MDPI, Basel, Thụy Sĩ.
nghiêm trọng như nhiễm trùng đường tiêu hóa (GIT), các vấn đề về tim mạch, các vấn đề về xương và thậm chí
Bài viết này là bài viết được truy cập mở.
được phân phối theo các điều khoản và
cả ung thư [6,7]. Mặt khác, tác động của các ion kim loại nặng đối với môi trường cũng nghiêm trọng không
các điều khoản của Creative Commons
kém, ví dụ như ô nhiễm đất, đây là một trong những vấn đề quan trọng nhất đối với hành tinh. Thuật ngữ “ô
Giấy phép ghi công (CC BY) (https://
nhiễm đất” đề cập đến nồng độ các chất gây ô nhiễm trong đất với số lượng gây ra sự thay đổi về thành phần
creativecommons.org/licenses/by/ )
của đất, dẫn đến sự xáo trộn trong hệ sinh thái. 4.0/).
Phương pháp luận. 2023, 6, 60. https://doi.org/10.3390/mps6040060
https://www.mdpi.com/journal/mps Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 2 trong số 15
Để hạn chế những tác động tiêu cực của các ion kim loại nặng đối với con người và môi trường, cần phải xác
định chính xác nồng độ các ion kim loại nặng trong các nguồn tích tụ của chúng.
Qua nhiều năm, nhiều kỹ thuật khác nhau đã được thiết lập để phát hiện các ion kim
loại nặng (HMI), bao gồm quang phổ khối plasma ghép nối cảm ứng (ICP-MS) [8], quang phổ
phát xạ quang học plasma ghép nối cảm ứng (ICP-OES) [9], quang phổ phát xạ nguyên tử
plasma ghép nối cảm ứng (ICP-AES) [10], quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (FAAS) [11]
và quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [12], trong đó đôi khi trọng tâm là các thông số và
đôi khi là việc lựa chọn phương pháp phân tích. Mặc dù cung cấp độ chính xác và độ nhạy
cao, các phương pháp quang phổ như hấp thụ nguyên tử (AAS) và quang phổ khối plasma ghép
nối cảm ứng (ICP- MS) vẫn đi kèm với một số hạn chế nhất định, chẳng hạn như chi phí
cao, tốn thời gian và không cho phép đo tại chỗ.
Tuy nhiên, như đã đề cập, sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong những năm gần
đây đã tập trung vào việc xác định các ion kim loại nặng bằng cách sử dụng các phương
pháp điện hóa khác nhau, đặc biệt là phương pháp đo điện thế, vì đây là một cách dễ
dàng, nhanh chóng và tương đối rẻ tiền để xác định chúng so với các phương pháp phân
tích khác. Mặc dù các kỹ thuật trước đây rất nhạy và chọn lọc, nhưng do những hạn chế
mà chúng gây ra, các phương pháp điện hóa như đo điện thế được ưu tiên để phát hiện
các ion kim loại nặng, trái ngược với các kỹ thuật trước đây, có những ưu điểm như chi
phí thấp, đơn giản, dễ vận hành, phân tích nhanh, tính di động, khả năng giám sát các
mẫu môi trường tại hiện trường, và độ nhạy và độ chọn lọc cao [13]. Các kỹ thuật điện
hóa, đặc biệt là đo điện thế, bao gồm các phương pháp điện phân tích để xác định một
hoặc nhiều chất phân tích bằng cách đo dòng điện theo hàm của điện thế. Tuy nhiên, đo
điện thế là phương pháp điện hóa duy nhất có độ nhạy cao và có thể được áp dụng để nhận
biết và phát hiện các ion kim loại nặng tại chỗ [14]. Các biến thể đo điện thế của ESA
(ví dụ: DPASV, SWASV và AdSV), bao gồm hai biến thể của phương pháp đo điện thế tách
(PSA và CCSA), từ lâu đã được công nhận rộng rãi là những kỹ thuật mạnh mẽ để phát hiện
các ion kim loại nặng nhờ độ nhạy vượt trội, cho phép phát hiện ở mức vết và siêu vết.
Ngoài ra, còn có phương pháp phân tích điện hóa (ESA).
Để nâng cao độ nhạy và độ chọn lọc trong việc phát hiện các ion kim loại nặng và để
kiểm tra độc tính của chúng đối với môi trường và sức khỏe con người, chúng tôi kết hợp
các kỹ thuật điện hóa với một số chất điều chỉnh nhất định nhằm hỗ trợ quá trình phát hiện.
Do đặc tính của chúng, các chất điều chỉnh điện cực được sử dụng kết hợp với các phương pháp điện phân tích.
Nhu cầu về các chất điều chỉnh điện cực thay thế đã tăng lên khi sự chú ý bắt đầu
chuyển sang hóa học xanh, nhằm mục đích giảm việc sử dụng và sản xuất các chất nguy
hiểm như thủy ngân [15], và vì một số quy định của Châu Âu cấm xuất khẩu và lưu trữ
thủy ngân kim loại. Kể từ đó, một số kim loại đã được thử nghiệm về khả năng thay thế
thủy ngân (ví dụ: bismuth). Ngoài ra, các màng hữu cơ và vô cơ khác nhau đã được đánh
giá về khả năng ứng dụng của chúng trong việc phát hiện Pb bằng ESA.
Trong những năm gần đây, các hạt nano (NP) đã nổi lên như một lĩnh vực nghiên cứu
đầy triển vọng, thay thế nhiều chất tạo hình điện cực khác nhau, nhờ vào các đặc tính lý
hóa độc đáo khác biệt so với các vật liệu khối tương ứng. NP được định nghĩa là các hạt
có kích thước ít nhất 100 nm, và thường được phân loại thành bốn loại, bao gồm kim loại
và oxit kim loại, chất bán dẫn, polyme và lipid. Chúng thể hiện tỷ lệ diện tích bề mặt
trên thể tích cao, giúp tăng cường khả năng phản ứng và cho phép chúng tương tác với các
hệ thống sinh học và môi trường theo những cách độc đáo. Khả năng của NP xuyên qua màng
sinh học và các rào cản đã thu hút sự chú ý đáng kể trong nhiều lĩnh vực, bao gồm y học,
khoa học môi trường và kỹ thuật, và chúng đã được sử dụng rộng rãi để phát hiện kim loại
nặng, chẳng hạn như Cd, Pb, Zn và Cu, nhờ vào các đặc tính quang học, điện và từ tính độc đáo của chúng.
Bài đánh giá này chủ yếu thảo luận về việc sử dụng phương pháp đo điện thế trong việc phát hiện đồng thời sự hiện
diện của hai hoặc nhiều ion kim loại nặng trong các môi trường khác nhau bằng cách sử dụng các điện cực đã được cải tiến. Machine Translated by Google 3 trong số 15
Phương pháp luận. 2023, 6, 60
Bài viết này trình bày tổng quan toàn diện về các chất điều chỉnh cho các loại điện cực
khác nhau. Nó bao gồm một đánh giá lịch sử từ việc bãi bỏ thủy ngân đến việc thay thế nó
và sự khám phá ra các hạt nano tiên tiến, đồng thời trình bày các ứng dụng của chúng trong
hóa học và môi trường. Bài đánh giá này cũng nhằm mục đích tóm tắt các loại hạt nano khác
nhau, chẳng hạn như hạt nano kim loại, bán dẫn và gốc carbon, và ứng dụng của chúng trong
các kỹ thuật điện phân khác nhau, bao gồm cả phép đo điện thế. 2. Điện cực
Trước tiên, kỹ thuật đo được lựa chọn, trong đó các kỹ thuật đo được sử dụng phổ biến
nhất để phát hiện ion kim loại nặng là SW, SWASV và DPASW. Bước tiếp theo, điện cực làm
việc phù hợp được lựa chọn, trong đó điện cực cacbon chiếm ưu thế.
Chúng dường như giúp cải thiện hơn nữa hiệu suất của các phương pháp đo điện thế, vì chúng linh hoạt, cung cấp cửa
sổ điện thế rộng và có các đặc tính dẫn điện và bề mặt mong muốn cho phép xác định chất phân tích một cách nhạy
cảm. Bốn loại phổ biến nhất là điện cực carbon thủy tinh (GCE), điện cực than chì (GE), điện cực bột carbon (CPE)
và điện cực carbon in trên màn hình (SPCE). Các điện cực này được sử dụng rộng rãi để xác định nồng độ ion kim loại
nặng (Cd2+, Pb2+ và Zn2+), trong khi một số loại điện cực biến tính phổ biến nhất bao gồm, trong số những loại
khác, điện cực biến tính bằng hạt nano, điện cực biến tính hóa học (sử dụng các chất biến tính hóa học như bismuth
(Bi) và trước đây là thủy ngân (Hg)), điện cực biến tính gốc carbon và điện cực biến tính bằng enzyme.
Do đó, chất điều chỉnh điện cực thích hợp được nghiên cứu thêm. Trong trường hợp của
chúng tôi, chúng tôi làm việc với GCE, và điện cực làm việc của chúng tôi được điều chỉnh
bằng bismuth. Trong một nghiên cứu gần đây để xác định chì, một ion kim loại nặng, và sử
dụng GCE làm điện cực làm việc, việc điều chỉnh được thực hiện bằng BFS (xỉ lò cao), đây
là một quy trình hiệu quả về mặt kinh tế và là một vật liệu mới trong lĩnh vực phát hiện,
với nhiều kết quả đầy hứa hẹn [16]. Một hệ thống phân tích điện hóa điển hình chủ yếu bao
gồm ba phần sau: thiết bị phát hiện điện hóa, dụng cụ phát hiện điện hóa và chất điện
giải. Dụng cụ phát hiện điện hóa thường bao gồm ba điện cực sau: điện cực làm việc (WE),
điện cực tham chiếu (RE) và điện cực đối (CE). Sau khi điều chỉnh bề mặt của WE bằng các
vật liệu khác nhau, chúng có thể được sử dụng để phát hiện cụ thể các loại ion kim loại
khác nhau. Một hình minh họa tiêu biểu về việc chuẩn bị mẫu được trích dẫn sơ đồ trong
Hình 1, trong đó các bước chính được thực hiện được hiển thị. Trong một số WE, việc điều
chỉnh bề mặt là cần thiết vì bản chất của điện cực được sử dụng có thể ảnh hưởng lớn đến
độ nhạy và độ chọn lọc của quy trình phân tích. Ví dụ, điều cần thiết là phải đánh bóng
bề mặt của điện cực cacbon thủy tinh (GCE) bằng vải đánh bóng có chứa bột alumina 0,1 mm
và 0,005 mm, tạo ra bề mặt giống như gương, giúp cải thiện các đặc tính phân tích của quy trình phát hiện [14].
2.1. Điện cực cacbon thủy tinh dùng để phát hiện kim loại nặng
Một trong những điện cực phổ biến nhất được sử dụng để phát hiện và định lượng
kim loại nặng là điện cực carbon thủy tinh (GCE), được sản xuất bằng phương pháp
nhiệt phân nhựa polyme. Một số đặc điểm nổi bật của chúng là dễ tạo lớp nền, không
phản ứng, chịu được nhiệt độ cao và không thấm khí và chất lỏng, đồng thời mang lại
hiệu suất phân tích tuyệt vời trên nhiều loại kim loại.
Với GCE, có thể đạt được giới hạn phát hiện (LOD) tương đối thấp [17], như đã được chứng minh,
ví dụ, bởi Thanh et al., người đã sửa đổi bề mặt điện cực bằng màng Bi và đạt được các giá trị
LOD lần lượt là 1,07, 0,93, 0,65 và 0,94 ppb đối với Zn, Cd, Pb và Cu, đồng thời duy trì độ
chính xác và khả năng lặp lại cao trong các phép đo [18]. Trong một nghiên cứu khác, Hassan et
al. đã xác định Pb trong phạm vi tuyến tính 10,0–120,0 µg L 1 ( phạm vi , Cd và Zn trong
tuyến tính 0,0–50 µg L 1) (các giá trị LOD tương ứng: 3,18 ng L 1 0,037 , ,Và 0,107 µg L 1
µg L 1 ) trong nước máy đồng thời bằng cách sử dụng SWASV với quá trình điện phân lắng đọng
màng Hg–Bi trên GCE với sự có mặt của poly(1,2-diaminoanthraquinone) [19]. Machine Translated by Google
Quy trình phương pháp. Quy trình phương 60 ,
pháp. 2023 2023,, 66, x ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỒNG NGHIỆP 44 trên 15 trên 16 Hình 1. Hình Quy 1. trình Quy chuẩn trình bị chuẩn mẫu bị để mẫu đo để lường. đo
2.2. Điện cực than chì để phát hiện kim loại nặng
2.1. Điện cực cacbon thủy tinh dùng để phát hiện kim loại nặng Một trong Điện cực những than điện chì cực (GE) phổ là biến một nhất công cụ được hiệu sử dụng quả để trong phát việc hiện xác và định định bằng lượng phương kim loại pháp nặng, điện phân tích.
chủ yếu được ưa chuộng để phát hiện Cd, Pb và Cu. Diện tích bề mặt lớn của chúng mang lại nhiều ưu điểm.
Điện cực carbon thủy tinh (GCE), được sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân, có diện tích bề mặt lớn,
tính dẫn điện cao và chi phí thấp, là những đặc điểm khiến GE trở thành lựa chọn lý tưởng.
phân tích nhựa polyme. Một số đặc điểm phân biệt của chúng là chúng dễ dàng cho phân
tích điện hóa của HM [17]. Ví dụ, Donmez et al. đã có thể
Có gốc tự do, không phản ứng, chịu được nhiệt độ cao và không thấm khí và chất lỏng, , uids, có đồng thể thời cung đồng cấp thời hiệu xác suất phân định Pb tích và tuyệt Cd vời trên trong phạm mẫu vi nước rộng với tương nồng ứng độ [20].
lên đến 0,46 và 1,11 µg L 1
phạm vi kim loại. Với GCE, có thể đạt được giới hạn phát hiện (LOD) tương đối thấp [17], như đã được chứng minh,
ví dụ, bởi Thanh et al., người đã sửa đổi bề mặt điện cực với 2.3. Điện cực bột carbon để phát hiện HM
Màng Bi đã đạt được giá trị LOD lần lượt là 1,07, 0,93, 0,65 và 0,94 ppb đối với Zn, Cd, Pb và Cu.
Đối với phân tích điện hóa kim loại nặng, điện cực bột carbon (CPE) thường được sử dụng.
tương ứng, đồng thời duy trì độ chính xác và khả năng lặp lại cao trong các phép đo được sử dụng do
sự đơn giản trong việc chuẩn bị và định dạng. Để chuẩn bị CPE, cacbon- [18]. Trong một nghiên cứu
khác, Hassan et al. đã xác định Pb trong phạm vi tuyến tính từ 10,0–120,0 μg L 1 ,
Vật liệu dạng bột hoặc bột trong dầu có độ nhớt cao, thường là parafin.
Cd và Zn trong phạm vi tuyến tính 0,0–50 μg L 1 (giá trị LOD tương ứng: 3,18 ng L 1) ,
Cần phải thêm dầu khoáng hoặc dầu pyrit. Chúng thường được ưa chuộng vì tương đối rẻ tiền.
(0,107 μg L 1 và 0,037 μg L 1) trong nước máy đồng thời bằng cách sử dụng SWASV với màng Hg–Bi dễ
dàng kết hợp nhiều chất khác nhau, chẳng hạn như hạt nano, vật liệu phế thải và các chất khác.
lắng đọng điện hóa trên GCE khi có mặt poly(1,2-diaminoanthraquinone) [19].
các chất hóa học, vào hỗn hợp này để tăng cường quá trình lắng đọng kim loại trên bề mặt [17]. Trong một
Nghiên cứu do Zheng và cộng sự thực hiện đã tiến hành phát hiện đồng thời Cd và Pb.
2.2. Điện cực than chì để phát hiện kim loại nặng
sử dụng CPE được định dạng với alumina xốp, cho kết quả LOD tương ứng là 0,2 và
Điện cực than chì (GE) là một công cụ hiệu quả trong việc xác định điện phân tích
ở mức 2,0 nM, tương ứng [21]. Tuy nhiên, với các định dạng thích hợp, mức LOD phù hợp
Các kim loại nặng, chủ yếu được ưa chuộng để phát hiện Cd, Pb và Cu. Diện tích bề mặt lớn của chúng có thể đạt
được bằng cách sử dụng CPE, ở cả mức độ thấp hơn hoặc cao hơn.
Diện tích, tính chất dẫn điện và chi phí thấp là những đặc điểm khiến GE trở thành lựa chọn lý tưởng 2.4. Điện cực in trên để màn phân hình tích (SPE) điện để hóa phát các hiện kim kim loại loại nặng
nặng [17]. Ví dụ, Donmez et al. đã có thể xác định đồng thời Pb và
Cd trong các mẫu nước lên đến 0,46 và 1,11 μg L 1, tương ứng. Trong hai thập kỷ qua, đã có những nỗ
lực đáng kể hướng tới sự phát triển một cách tích cực [20].
sử dụng các vật liệu điện cực thân thiện với môi trường và "xanh" hơn làm vật liệu thay thế, chủ yếu là...
Đối với điện cực thủy ngân. Điện cực in trên màn hình (SPE), là loại điện cực tiết kiệm chi phí. 2.3.
Điện cực bột carbon để phát hiện kim loại nặng
Các chất nền hóa học đã trải qua những cải tiến đáng kể trong những thập kỷ gần đây. về Đối với hình phân thức tích và điện vật hóa liệu kim in. loại Ưu nặng, điểm điện chính cực của bột carbon việc sử (CPE) dụng thường
SPE là...được sử dụng do tính đơn giản và khả trong năng chuẩn sử bị dụng và định chúng như dạng. các Để cảm chuẩn biến bị dùng một một CPE, lần cần có (tránh vật mọi liệu rủi carbon ro tiềm - tính tàng). linh hoạt Vật liệu dạng (nhiễm bột bẩn hoặc từ các bột trong phép đo dầu có trước độ nhớt đó). cao, Ngoài thường ra, là so parafin, với các là những phương phương pháp pháp phân hiệu tích quả khác, về mặt Cần kinh thêm tế, dầu dễ điều khoáng chỉnh hoặc dầu và phù pyrit. hợp để Chúng tích hợp thường vào được hệ ưa thống.
chuộng vì tương đối dễ sử dụng trong các Dễ dàng thiết kết bị hợp di nhiều động. chất SPE có khác thể nhau, là cảm chẳng biến hạn điện như hóa hạt phù nano, hợp vật nhất liệu cho phế các thải phân và tích các tại hóa chỗ. chất khác
nhau, vào hỗn hợp này để tăng cường quá trình lắng đọng kim loại trên bề mặt. Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 5 trong số 15
do hiệu suất tuyến tính, yêu cầu năng lượng thấp, phản hồi nhanh, độ nhạy cao và khả năng hoạt động ở nhiệt độ phòng [22,23].
SPE được chọn làm chất nền kinh tế cho các ứng dụng cảm biến sinh học điện hóa do kích
thước nhỏ, dễ sản xuất hàng loạt và tính di động của chúng. Để tạo ra SPE, các điện cực phải
được chuẩn bị dưới dạng bột nhão hoặc mực in để chúng không thể được in trên bề mặt đã được
xác định trước gọi là chất nền, có thể được làm từ vật liệu gốm hoặc polyme như polyetylen
terephthalate (PET) [17]. Bề mặt của SPE có thể dễ dàng được sửa đổi để phù hợp với nhiều mục
đích liên quan đến các chất ô nhiễm khác nhau. Có nhiều vật liệu có thể được sử dụng làm chất
sửa đổi của SPE để phân tích môi trường, bao gồm kim loại quý, hạt nano vô cơ, enzyme và trình
tự DNA. Để xác định các kim loại nặng như Cd, Pb, Cu và Zn, chúng có thể được sửa đổi bằng
bismuth tại chỗ [24] hoặc ngoài chỗ [25]. Bismuth được đặc trưng là chất sửa đổi phổ biến nhất
của SPE để phân tích điện hóa do hiệu suất phân tích tốt và đặc tính “thân thiện với môi
trường” [26]. Ngoài ra, bismuth có thể được lắng đọng trên SPE dưới nhiều dạng khác nhau, chẳng
hạn như oxit bismuth [27–29], hạt nano bismuth [30] và bismuth được lắng đọng trước dưới dạng
màng [31]. Một vật liệu khác để sửa đổi SPE là vàng (Au), một công cụ có giá trị để xác định
Cu. Một số nhà nghiên cứu đã sửa đổi chitosan (CTS) trên bề mặt SPCE để xác định đồng thời Pb
(II), Cu(II), Cd(II) và Hg(II), với thời gian làm giàu chỉ 30 giây [32]. Tuy nhiên, vật liệu
cụ thể này gặp khó khăn trong việc xác định các kim loại nặng khác, vì điện thế quá mức catốt
của nó để khử ion hydro thấp và phạm vi phân cực catốt của nó bị hạn chế.
Do đó, điện cực Au không đặc biệt hữu ích cho việc phát hiện các kim loại có điện thế oxy hóa âm hơn, chẳng hạn như
Cd, Pb và Zn [33]. Chúng cũng có thể được sửa đổi bằng các hạt nano, chẳng hạn như các hạt nano carbon, để xác định
các ion Cd2+, Pb2+ và Cu2+ [34,35], hoặc các hạt nano kim loại bismuth được tổng hợp hóa học để sửa đổi các điện
cực carbon in trên màn hình được sử dụng để phát hiện Zn(II), Cd(II) và Pb(II) trong các mẫu chất lỏng [30]. Ví dụ,
McEleney et al., để xác định Cd và Zn, đã sửa đổi bề mặt điện cực của họ, được làm bằng oxit graphene và nitrua
carbon graphit, bằng bismuth và gali bằng cách thay đổi độ pH trong cùng một tế bào [35]. 3. Các từ bổ nghĩa
3.1. Các biến thể điện cực gốc thủy ngân (Hg) và chất điều chỉnh điện cực bismuth để phát hiện kim loại nặng Để
nghiên cứu độc tính do các ion kim loại nặng gây ra trong đất, khí quyển và do đó ảnh hưởng đến sức khỏe con
người, và với mục tiêu hạn chế nó, cả hai kỹ thuật hóa học phân tích, cụ thể là phương pháp đo điện thế trong trường
hợp này, và các phương tiện "hỗ trợ" như thủy ngân (Hg) và bismuth (Bi), đã được sử dụng, trong khi những năm gần
đây, các hạt nano (NP) cũng đã được sử dụng.
Trong nhiều năm, thủy ngân được sử dụng làm vật liệu để sửa đổi các điện cực làm việc được sử dụng trong việc
phát hiện nguyên tố vi lượng do độ nhạy cao, khả năng tái tạo và khả năng tái tạo của nó. Các điện cực dựa trên
thủy ngân đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều thập kỷ để phát hiện các ion kim loại nặng bằng các kỹ thuật điện
hóa, nhờ vào cửa sổ catốt lớn, khả năng tái tạo, độ nhạy và nền thấp [36–38].
Tuy nhiên, thủy ngân là một kim loại nặng ngày càng trở nên không được ưa chuộng do độc tính cao và khả năng
tích lũy sinh học trong nhiều loài [38–42]. Nguy hiểm liên quan đến điện cực làm từ thủy ngân nằm ở việc sử dụng,
xử lý và thải bỏ chúng do độc tính. Ngoài ra, người ta đã nhiều lần chứng minh rằng sự hấp thụ Hg gây hại cho sức
khỏe con người, vì nó có thể dẫn đến nhiều vấn đề nghiêm trọng, chẳng hạn như hậu quả về thần kinh (do nó xuyên qua
hàng rào máu não), mất trí nhớ, mất ngủ, thay đổi thần kinh cơ và nhiều tác động khác nhau đến hệ thống thận.
Trong những năm qua, nhiều vật liệu khác nhau, chẳng hạn như kim loại quý (Pt, Pd, Au và
Ag) và các kim loại khác (Ru, Cu, Co, Ni, Pb, Sb, Bi và Al), đã được đề xuất và thử nghiệm để
thay thế thủy ngân trong quá trình sửa đổi điện cực [43,44]. Mặc dù là ion kim loại nặng, kim
loại được sử dụng phổ biến nhất là bismuth, do độc tính thấp của nó [38,39,41,45,46], cũng như
các đặc tính điện phân tương tự như thủy ngân, chẳng hạn như cửa sổ điện thế rộng, Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 6 trong số 15
chuẩn bị đơn giản, ít nhạy cảm với oxy hòa tan và khả năng tạo hợp kim với các kim loại khác nhau
[38–40,47,48]. Bismuth cũng thân thiện với môi trường [49] và phần lớn đã thành công trong việc
thay thế thủy ngân, vì thủy ngân khá độc hại. Do đó, khoảng năm 2000, các điện cực được sửa đổi
bằng bismuth được giới thiệu, được cấu tạo từ một lớp bismuth lắng đọng trên một chất nền phù hợp
[39,50] và đại diện cho một giải pháp thay thế rất hấp dẫn cho các điện cực thủy ngân thường được
sử dụng [45]. Nhiều vật liệu khác nhau đã được sử dụng làm chất nền điện cực, chẳng hạn như
carbon, carbon thủy tinh, sợi carbon, bột carbon, than chì, than chì tẩm sáp, vàng và bạch kim [33–40,50].
Các đỉnh dòng điện thu được trong biểu đồ điện thế khi sử dụng điện cực bismuth có xu hướng
sắc nét và rõ ràng [45], cho phép nhận biết và định lượng kim loại có trong mẫu một cách đáng
tin cậy, nhanh chóng và tiết kiệm. Do đặc tính của nó, bismuth có thể được sử dụng làm màng
trong điện cực, chẳng hạn như trong điện cực carbon thủy tinh (GCE), và sau đó có thể được
sử dụng trong các phân tích mẫu khác nhau (môi trường, sinh học, v.v.).
Một ví dụ đáng chú ý là việc phát hiện đồng thời các ion kim loại nặng khác nhau có
trong mẫu, được thực hiện sau khi sửa đổi điện cực cacbon thủy tinh bằng bismuth. Sau đó,
các thông số thí nghiệm khác nhau, chẳng hạn như điện thế và thời gian lắng đọng, được tối
ưu hóa và cuối cùng, phương pháp đo điện thế thích hợp, đo điện thế sóng vuông (SWV), được sử dụng [14].
Phát hiện điện hóa tập trung vào việc phát triển các vật liệu điện cực mới với các đặc tính
tốt hơn so với các điện cực thương mại. Hiệu suất của việc xác định điện thế kế các ion kim loại
nặng phụ thuộc rất nhiều vào các đặc tính của điện cực làm việc. Điện cực làm việc có thể được
sửa đổi bằng các vật liệu khác nhau để cho phép nhận biết và xác định nồng độ cụ thể của các ion
kim loại. Ngoài ra, người ta đã báo cáo rằng việc lắng đọng màng kim loại trên vật liệu nano
carbon có thể cải thiện hơn nữa bề mặt hoạt động điện hóa [15,51]. Trong số đó, màng bismuth (Bi)
không chỉ có độc tính thấp, độ nhạy cao và tín hiệu phản hồi mạnh mà còn có thể tạo thành hợp kim
nhị phân hoặc đa thành phần với các ion kim loại nặng, một quá trình tương tự như sự kết hợp với
thủy ngân, đồng thời tăng cường hiệu quả lắng đọng trên bề mặt (của thủy ngân nguyên tố hoặc bismuth).
Một trong những ứng dụng sớm nhất của điện cực biến tính bismuth là để xác định chì
trong mẫu nước bằng phương pháp phân tích điện hóa (ESA), và vì nó được coi là một trong
những kim loại ít độc hại nhất, nên sau đó nó đã được sử dụng cho các phân tích trong lĩnh
vực y tế và dược phẩm [52]. Trong khoảng 20 năm, các điện cực biến tính bismuth, xuất hiện
như một chất thay thế cho thủy ngân độc hại, đã tìm thấy một loạt các ứng dụng môi trường và
lâm sàng. Do đó, màng bismuth thường được kết hợp với vật liệu carbon để phát hiện kim loại
nặng một cách hợp tác. Hutton et al. [53] đã sử dụng màng bismuth để đo điện phân các chất
chiết xuất từ đất bên trong có chứa coban và cadmi. Gần đây, các điện cực biến tính Bi cũng
đã được sử dụng thành công trong việc phát hiện điện hóa các nitrophenol, trong khi oxit
bismuth đã được sử dụng trong việc phát hiện paracetamol.
3.2. Vật liệu vô cơ làm chất điều chỉnh điện cực để phát hiện kim loại nặng
Một phương pháp khác để phát hiện kim loại nặng (HM) là biến đổi bề mặt điện cực bằng vật liệu vô cơ, vì
phương pháp này có thể cải thiện độ nhạy, độ ổn định và tính chọn lọc của điện cực trong việc phát hiện ion HM.
Người ta đã phát hiện ra rằng các hạt nano vô cơ được biến đổi trên bề mặt điện cực có thể hấp thụ nhiều ion HM
hơn, do đó làm tăng diện tích bề mặt riêng của điện cực làm việc. Chúng cũng có thể đóng vai trò xúc tác trong quá
trình lắng đọng ion HM trên bề mặt điện cực, từ đó cải thiện khả năng phát hiện điện hóa.
Tuy nhiên, nhược điểm của điều này là các hạt nano vô cơ tương đối đắt tiền và khó sản xuất trên quy mô lớn [54].
Một số vật liệu vô cơ đã được sử dụng thành công để cải tiến điện cực và phát hiện kim loại
nặng là các hạt nano kim loại và oxit kim loại, chẳng hạn như các hạt nano kim loại quý (ví dụ:
AuNPs), kim loại kép và các hạt nano oxit kim loại. Chúng được sử dụng để cải tiến bề mặt điện
cực nhờ các đặc tính quang học và điện học thuận lợi . Chúng có thể được kết hợp với các hóa chất
và phân tử sinh học khác để tạo ra nhiều cấu trúc khác nhau. Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 7 trên 15
các thiết bị phát hiện điện hóa chuyên dụng cao cho các ion HM. Một ví dụ về điều này
là quá trình điện phân lắng đọng AuNPs và màng Bi trên điện cực carbon in trên màn
hình (SPCE) để thu được Bi/AuNP/SPCE, trong đó hiệu ứng hiệp đồng của màng Bi và AuNPs
làm tăng diện tích bề mặt của điện cực, với độ dẫn điện tốt. Sử dụng phương pháp
vonframmetry bóc tách anot xung vi sai (DPASV), với giới hạn phát hiện là 50 ng/L
(Zn2+), 20 ng/L (Pb2+) và 30 ng/L (Cu2+), việc phát hiện đồng thời thành công Zn2 +,
Pb2+ và Cu2+ trong nước hồ đã được thực hiện [55].
3.3. Hạt nano làm chất điều chỉnh điện cực để phát hiện
kim loại nặng Như đã đề cập, ô nhiễm từ các ion kim loại nặng là một vấn đề nghiêm
trọng, và hiện nay, việc bổ sung các hạt nano vào cảm biến điện hóa đã phát triển một kỹ
thuật phân tích quan trọng và tiên tiến để phát hiện các ion kim loại nặng (HM), vì vật liệu
nano đã được chứng minh là có những đặc tính vượt trội như một nền tảng phát hiện.
Vật liệu nano có thể được coi là một công cụ đầy hứa hẹn cho cộng đồng khoa học để phát hiện các
ion kim loại nặng độc hại, do tính nhạy cảm và chọn lọc, thời gian phản hồi nhanh, độ nhạy cao và
khả năng tái tạo, cũng như khả năng phát hiện đồng thời các kim loại nặng với giới hạn phát hiện
và định lượng rất thấp [56]. Theo thời gian, nhiều kỹ thuật sửa đổi khác nhau đã được khám phá.
Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các điện cực được sửa đổi bằng NP có thể rất hữu ích trong
công nghệ cảm biến điện hóa nếu chúng được thiết kế và chế tạo đúng cách [57]. Tỷ lệ diện tích bề
mặt trên thể tích của chúng cao, và kết hợp với các đặc tính được thể hiện bởi NP, chẳng hạn như
những đặc tính dựa trên kim loại và oxit kim loại, polyme và carbon, chúng có thể có lợi cho việc
loại bỏ kim loại nặng khỏi môi trường [58].
Công nghệ nano và các hạt nano (NP) đã làm thay đổi khoa học và công nghệ.
Ngày nay, lĩnh vực này đã phát triển đến mức cho phép sản xuất các hạt nano bằng
nhiều kỹ thuật vật lý, hóa học và thậm chí cả sinh học khác nhau.
Trong số các kỹ thuật này, kỹ thuật nổi bật và được ưa chuộng hơn trong lĩnh vực công nghiệp
để sản xuất các hạt nano là phương pháp sinh học, do tính dễ thực hiện, yêu cầu điều kiện
vận hành nhẹ nhàng và tạo ra các sản phẩm và chất thải thân thiện với môi trường hơn [59].
Hầu hết các ngành công nghiệp hiện nay khai thác các đặc tính hóa học của các hạt nano, vì
chúng độc đáo so với các vật thể tương ứng về thể tích, được xác định bởi kích thước, hình
dạng, thành phần và hóa học bề mặt của chúng và có thể được điều chỉnh cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Một số đặc tính hóa học quan trọng nhất của các hạt nano như sau [60]: • Tỷ lệ diện tích bề
mặt trên thể tích cao: Các hạt nano có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cao, khiến chúng có
khả năng phản ứng cực kỳ cao. Đặc tính này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác
nhau, chẳng hạn như xúc tác và cảm biến.
• Năng lượng bề mặt: Năng lượng bề mặt của các hạt nano cao do sự hiện diện của các nguyên tử bề mặt chưa bão hòa.
Đặc tính này ảnh hưởng đến sự kết tụ, độ ổn định và sự phân tán của các hạt nano.
• Tính chất điện từ: Các hạt nano có thể thể hiện các tính chất điện từ độc đáo do kích
thước, hình dạng và thành phần của chúng. Ví dụ, các hạt nano vàng thể hiện hiện tượng
cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ, có thể được sử dụng trong các ứng dụng cảm
biến và hình ảnh. • Hóa học bề mặt: Hóa học bề mặt của các hạt nano có thể được điều chỉnh
bằng cách thay đổi các nhóm chức năng trên bề mặt, từ đó thay đổi khả năng phản ứng và
tính chất hóa học của bề mặt.
• Tính chất oxy hóa-khử: Các hạt nano có thể thể hiện các tính chất oxy hóa-khử độc đáo nhờ
kích thước nhỏ và diện tích bề mặt lớn. Điều này có thể được tận dụng trong nhiều ứng
dụng khác nhau, bao gồm lưu trữ và chuyển đổi năng lượng.
Việc tổng hợp NP bằng phương pháp khử sinh học đã thu hút sự quan tâm của giới khoa học, vì
nó đã khắc phục được những nhược điểm của việc sử dụng các phương pháp hóa học thông thường, chẳng
hạn như tính ổn định nhiệt động học, tính đơn phân tán và sự hình thành hạt [61]. Việc tổng hợp
NP sinh học có một số ưu điểm so với tổng hợp hóa học, chẳng hạn như không cần nhiệt độ cao, hóa
chất độc hại, áp suất, năng lượng, quá trình bức xạ, sự phá hủy bằng laser, và các trường tia cực
tím và siêu âm, cũng như thực tế là các phân tử sinh học cần thiết cho quá trình tổng hợp NP rất
phong phú và dễ tiếp cận, chẳng hạn như sự sẵn có trong Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 8 trên 15
nguồn biển [62]. Mặt khác, NP được sản xuất từ nhóm kim loại quý, chẳng hạn như vàng
(Au) và bạc (Ag), thể hiện các đặc tính hóa học và điện từ thú vị, chẳng hạn như độ
ổn định hóa học, tính dẫn điện và các đặc tính quang học tốt, do khả năng tương tác
với bức xạ điện từ của chúng [63,64].
Các hạt nano ( NPs), do có diện tích bề mặt lớn, là chất trung gian điện tử tuyệt vời.
Do đó, NPs là chất điều chỉnh bề mặt điện cực phù hợp, giúp cải thiện các đặc tính phân
tích của điện cực. Ví dụ, các hạt nano gốc silicon (Si) và carbon đã được sử dụng thành
công làm chất điều chỉnh điện cực. Bằng cách sử dụng loại sửa đổi này, hành vi của các NPs
này được cải thiện, và các cảm biến điện hóa được chế tạo có thể đo các chất phân tích ở
quy mô nano. Do đó, việc sử dụng NPs làm chất điều chỉnh bề mặt điện cực làm tăng diện tích
bề mặt hoạt động, hoạt tính xúc tác, độ dẫn điện và làm cho phản ứng của các điện cực được
sử dụng nhanh hơn. Các cảm biến được thiết kế lại này cũng có thể thể hiện các đặc tính phụ
thuộc vào kích thước và có thể có các đơn vị chức năng tốt hơn [65]. Hiện nay, việc bổ sung
các NPs này vào các cảm biến điện hóa đã phát triển một kỹ thuật phân tích quan trọng để
phát hiện các ion kim loại nặng (HMs).
Vàng là kim loại tuyệt vời để chế tạo vật liệu nano vì các hạt nano vàng (AuNPs)
được đặc trưng là khuôn mẫu xuất sắc cho việc phát triển các cảm biến hóa học và sinh
học tiên tiến , nhờ vào các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo của chúng.
AuNPs có thể được sản xuất dễ dàng và rất ổn định [66]. Chúng cũng có các đặc tính quang
điện tử đặc biệt, và với các chất liên kết phù hợp, chúng mang lại tỷ lệ diện tích bề mặt
trên thể tích cao và khả năng tương thích sinh học tuyệt vời. Hơn nữa, AuNPs có thể cung
cấp một chất nền đa năng để gắn nhiều loại thành phần hóa học hoặc sinh học, cho phép thu
giữ và phát hiện chọn lọc các phân tử nhỏ và mục tiêu sinh học. Cần nhấn mạnh rằng, khi
phân tích kim loại nặng, đặc biệt là thủy ngân và chì, các vật liệu khác nhau được kết hợp
với AuNPs, trong khi các vật liệu tương tự cũng có thể được sử dụng để phát hiện Cd (II) và
Pb(II) [67]. Theo điều kiện thành phần, các hạt nano vàng (AuNPs) xuất hiện với nhiều hình
dạng khác nhau, chẳng hạn như hình cầu, là hình dạng phổ biến nhất được sử dụng trong phát
hiện điện hóa kim loại nặng, với kích thước từ 4 đến 298 nm. Các hình dạng thành phần khác
nhau của AuNPs đã được thử nghiệm để phát hiện Pb (II). Theo tài liệu, để phát hiện Pb (II),
Dutta et al. Các nano-sao tổng hợp, được điều chế bằng cách trộn dung dịch auric clorua với
axit 4-(2-hydroxyethyl)-l-piperazineethanesulfonic (HEPES) mà không khuấy hoặc trộn, và đun
sôi các nano-sao trong 5 phút đã tạo ra các hạt nano hình cầu. Quá trình tương tự sau đó đã
được sử dụng để tổng hợp các nano-sao vàng để phát hiện Cd (II) [68]. Để đánh giá nồng độ
cadmium trong các nguồn nước khác nhau (như hồ, nước thải, nước máy và nước ngầm), một điện
cực carbon thủy tinh đã được sửa đổi bằng AuNPs, l-cysteine và oxit graphene khử, và bằng
cách áp dụng phương pháp đo điện thế sóng vuông, hiệu suất tốt nhất để phát hiện Cd (II) đã
đạt được. Điện cực tương tự cũng thể hiện độ nhạy cao nhất được báo cáo để phát hiện Pb (II) [69].
Các NP khác, chẳng hạn như Fe3O4@EDTA siêu từ tính, đã được phát triển để hấp phụ và
loại bỏ đồng thời Zn(II), Pb(II) và Cd(II) từ các mẫu nước và đất môi trường khác nhau. Đối
với phương pháp này, đã được chứng minh là đơn giản, nhanh chóng, hiệu quả, nhạy cảm với
hiệu suất loại bỏ cao, có thể tái tạo và lặp lại, các điện cực được sửa đổi bằng EDTA polyme
đã được sử dụng để phát hiện các ion kim loại khác nhau ở các giá trị pH khác nhau [70].
Hơn nữa, sau quá trình hấp phụ, việc tách dễ dàng chỉ được thực hiện bằng cách áp dụng từ
trường bên ngoài. Tóm lại, phương pháp này là một kỹ thuật hiệu quả và ít tốn thời gian hơn
để hấp phụ và loại bỏ đồng thời các ion kim loại nặng mục tiêu trong các mẫu nước và đất
môi trường khác nhau [71].
Để tổng hợp các hạt nano Fe3O4@EDTA, quy trình sau đã được thực hiện: 15 mmol FeCl3·6H2O và
7,5 mmol FeCl2·4H2O được hòa tan trong 150 mL nước khử ion dưới bầu khí quyển nitơ ở nhiệt
độ phòng với khuấy mạnh. Sau đó, 50 mL dung dịch NH4OH 25% được thêm vào hỗn hợp đang khuấy
dưới sự khuấy cơ học mạnh, điều chỉnh pH đến 11, đồng thời thêm dung dịch EDTA (3 mmol trong
30 mL nước). Hỗn hợp phân tán màu đen thu được được khuấy liên tục trong 1 giờ ở nhiệt độ
phòng và sau đó đun hồi lưu trong 2 giờ [71]. Cuối cùng, các hạt nano thu được là Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 9 trên 15
Được tách chiết bằng từ trường; rửa sạch bằng nước, etanol và dietyl ete; và làm khô.
Quá trình hấp phụ và loại bỏ đồng thời Zn(II), Pb(II) và Cd(II) trong các mẫu môi trường
khác nhau đã được thực hiện thành công nhờ sự hỗ trợ của chất hấp phụ nano siêu từ Fe3O4@EDTA.
Một loại NP khác, AgNP, được sử dụng làm chất điều chỉnh điện cực để phát hiện các
ion kim loại nặng như Cd(II) và Cu(II), đã nhận được sự chú ý đáng kể do một số đặc điểm
mà chúng thể hiện, chẳng hạn như độ dẫn điện tốt, diện tích bề mặt riêng lớn và phương
pháp tổng hợp dễ dàng [72,73]. Tài liệu này ủng hộ quan điểm rằng, khi kỹ thuật điện hóa
được kết hợp với vật liệu nano, sẽ thu được khả năng phát hiện các ion kim loại nặng rất nhanh và hiệu quả .
Để xác định đồng thời chì và cadmi, các hạt nano MnCo2O4 đã được sử dụng thành công, được
biến đổi trên điện cực carbon thủy tinh. Các hạt nano MnCo2O4 thể hiện các đặc tính điện hóa
đặc biệt, chẳng hạn như phản ứng dòng điện nhanh, giới hạn phát hiện thấp và tính chọn lọc
tốt, do cấu trúc độc đáo của chúng [74]. Quá trình tổng hợp các hạt nano MnCo2O4 được thực
hiện bằng phương pháp đốt cháy gel citric như sau: dung dịch mangan nitrat và coban nitrat
được trộn theo tỷ lệ mol 1:2, và axit citric được sử dụng làm nhiên liệu. Tỷ lệ stoichiometric
của axit citric, theo tài liệu hiện có cho các nhóm nitrat, là 1:3,6 [69], và độ pH được điều
chỉnh đến bảy bằng cách thêm dung dịch amoni hydroxit. Hỗn hợp sau đó được đun nóng đến khoảng
80 C trong cốc thủy tinh hở dưới điều kiện khuấy liên tục (100 vòng/phút) cho đến khi tạo
thành dung dịch keo màu hồng nhạt, sau đó được chuyển thành dạng gel và cuối cùng nung ở 450
C trong 2 giờ, tạo thành các hạt nano MnCo2O4 màu đen. Để đo hàm lượng Pb(II) và Cd(II)
trong mẫu nước, người ta sử dụng điện cực carbon thủy tinh được biến tính bằng các hạt nano
MnCo2O4 . Điện cực được nhúng vào dung dịch điện giải hỗ trợ H2SO4/KCl chứa Pb(II) và Cd(II)
trong giai đoạn tiền tập trung. Trong giai đoạn này, sự tích tụ và khử các ion kim loại thành
kim loại (M2+ thành M0 ) xảy ra, trong khi ở giai đoạn lắng đọng, quá trình ngược lại diễn ra,
tức là sự oxy hóa trở lại của kim loại (M0 ) và sự tách các ion kim loại (M2+) ra khỏi dung
dịch. Phản ứng điện hóa được đo bằng kỹ thuật điện hóa quét tuyến tính anot bóc tách (LSASV)
trong phạm vi điện thế từ -1,0 đến 0 V.
Điện cực cacbon thủy tinh–MnCo2O4NPs thể hiện các đặc tính điện hóa tuyệt vời, chẳng hạn
như phản ứng dòng điện nhanh, giới hạn phát hiện thấp và tính chọn lọc tốt, nhờ cấu trúc
độc đáo của nó, cũng như hiệu suất phát hiện tốt đối với Cd(II) và Cu(II) [74].
Lee et al. đã sử dụng các hạt nano thiếc (SnNPs) với oxit graphene khử trên điện cực
carbon thủy tinh để xác định Cd(II), Pb(II) và Cu(II) [75]. Để phát hiện đồng thời các ion
Cd(II), Pb(II) và Cu(II), điện cực G-Sn/GCS đã được sử dụng, được tạo ra khi oxit graphene khử
(RGO) được hoạt hóa bằng các hạt nano thiếc (SnNPs) và phủ lên các tấm carbon thủy tinh (GCS),
sau đó là quá trình khử điện hóa. Kết quả cho thấy điện cực G-Sn/GCS thể hiện độ ổn định tốt,
độ nhạy cao và khả năng lặp lại tốt trong việc phát hiện kim loại nặng.
Các hạt nano bismuth (BiNPs) đã thu hút sự quan tâm như các chất làm giàu sơ bộ để phát
hiện các kim loại nặng như ion cadmium và chì, đồng thời chúng cũng được sử dụng làm chất điều
chỉnh điện cực làm việc trong phân tích điện hóa bóc tách. Trong số các phương pháp tổng hợp
BiNPs được báo cáo khác nhau, chúng tôi đã tập trung vào phương pháp polyol điển hình, được sử
dụng rộng rãi cho các loại hạt nano kim loại và bán kim loại này [76]. Một số kỹ thuật dựa
trên bismuth sulfide kết hợp với các điện cực làm việc khác nhau đã được thử nghiệm để phát
hiện kim loại nặng. Sử dụng phương pháp vonframmetry bóc tách anot sóng vuông và điện cực được
sửa đổi bằng bụi nano bismuth, Lee et al. đã thành công trong việc phát hiện các ion kẽm,
cadmium và chì, tiếp theo là việc điều chế bismuth hình cầu với các phân bố kích thước hạt
khác nhau để nghiên cứu ảnh hưởng của chúng đến độ nhạy và giới hạn phát hiện của các kim loại
được phát hiện. Người ta quan sát thấy rằng, khi kích thước hạt giảm (từ 406 đến 166 nm), cả
độ nhạy và giới hạn phát hiện đều được cải thiện [77].
Mặt khác, Rico et al. [34] đã sử dụng phương pháp của Lee et al. để phát hiện kim loại
nặng bằng cách tạo ra điện cực carbon in. Việc tối ưu hóa phương pháp bao gồm tích lũy Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 10 trên 15
cấu hình, dẫn đến giới hạn phát hiện tốt hơn trong các tế bào dòng chảy đối với Zn(II), Cd(II) và
Pb(II) nhiều hơn trong các tế bào theo mẻ. Trong một nghiên cứu khác để xác định thủy ngân, cadmium,
các ion chì và đồng được xác định bằng phương pháp vonframmetry bóc tách anot xung vi sai, Sahoo et al.
đã hình thành điện cực bột carbon được biến tính bằng oxit graphene và hạt nano bismuth, với
Kích thước hạt dao động từ 40 đến 100 nm. Điện cực carbon thủy tinh được biến tính bằng một
Màng vi hạt/bismuth của Saturno et al. để xác định cadmium
và dẫn đầu bằng phương pháp đo điện thế xung vi sai. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp này,
Vấn đề nhiễu đồng (II) ở nồng độ cao đã phát sinh và đã được giải quyết phần lớn. của thời điểm [67].
Ứng dụng các hạt nano palađi (Pd NPs) trong phát hiện kim loại nặng
đã được một vài nhóm nghiên cứu thử nghiệm. Tuy nhiên, tất cả đều tổng hợp vật liệu hoạt hóa xốp.
carbon (PAC), sau đó phủ PAC bằng các hạt nano palladium bằng quy trình một bước.
Phương pháp giảm nhiệt (với các điều kiện hơi khác nhau). Zhang và cộng sự đã sử dụng hình cầu.
Các hạt nano Pd, với kích thước từ 20–30 nm, được sử dụng để xác định riêng lẻ và đồng thời.
của Cd(II), Pb(II) và Cu(II) thông qua SWASV (phương pháp vonframmetry bóc tách anot sóng vuông).
Giới hạn phát hiện thu được đối với Cd(II), Pb(II) và Cu(II) được tìm thấy là thấp hơn trong
so sánh các phép xác định riêng lẻ với các phép xác định đồng thời. Kỹ thuật
đã được thử nghiệm thành công trên các mẫu nước thực tế, mặc dù bản chất của nước là...
không được chỉ định [78]. Tóm tắt về việc phát hiện các ion kim loại nặng được hỗ trợ bởi NP được hiển thị trong Bảng 1.
Bảng 1. Tóm tắt phương pháp phát hiện ion kim loại nặng có sự hỗ trợ của NP. Hạt nano (NPs) Phát hiện HM Tham khảo. AuNPs Cd(II) và Pb(II) [67,79] Fe3O4@EDTA-NPs Cd(II), Pb(II) và Zn(II) [70,80,81] AgNPs Cd(II) và Cu(II) [72,73] Hạt nano MnCo2O4 Cd(II) và Pb(II) [74] SnNPs Cd(II), Pb(II) và Cu(II) [75] BiNPs Cd(II) và Pb(II) [76] PdNPs Cd(II), Pb(II) và Cu(II) [67,78]
Như có thể thấy, ngoài các đặc tính xúc tác điện hóa, các điện cực dựa trên vật liệu nano
này còn có ưu điểm là chi phí thấp, độ nhạy cao và chức năng tiện lợi , khiến chúng trở nên rất
hứa hẹn cho các ứng dụng thực tiễn trong phát hiện kim loại nặng.
Tuy nhiên, cần tiến hành nghiên cứu sâu hơn để khắc phục các vấn đề tiềm ẩn và cải thiện tình hình.
Tính ổn định và khả năng chọn lọc của các cảm biến này.
3.4. Polyme in dấu ion làm chất điều chỉnh điện cực để phát hiện kim loại nặng
Việc xác định kim loại nặng trong nước và thực phẩm dùng cho con người đã dẫn đến một
phương pháp thay thế dựa trên sự cải tiến của điện cực làm việc.
với polyme in dấu ion (IIPs). Bằng cách sử dụng IIPs được cố định trên điện cực bột carbon.
(CPE), có thể xác định cả ion cadmi và chì. Cơ sở của một
CPE biến tính IIP (CPEs-IIP) thường được hình thành bằng cách biến đổi hỗn hợp nhị phân, trong đó
Các thành phần như polyme in dấu được thêm vào hoặc kết hợp. Số lượng có thể
chiếm từ 10% đến 30% tổng khối lượng, cho phép có nhiều vị trí nhận dạng trên bề mặt.
bề mặt điện cực, có mối tương quan với cường độ dòng điện nhận được. Ngoài ra, IIPs
Nó cũng có thể được cố định trên bề mặt điện cực carbon thủy tinh (GCE) để phát hiện cadmium.
Các ion chì, cadmium và giả bạc trong nước uống và mẫu thực phẩm. Trong những năm gần đây,
Kỹ thuật CPEs-IIP đã thu hút sự quan tâm đáng kể vì nó đơn giản và hiệu quả.
Phương pháp tiết kiệm chi phí để phát hiện và phân tích các ion kim loại nặng (Cd2+ và Pb2+) trong
cả nước uống và thực phẩm. Điều này khiến nó trở thành một kỹ thuật đầy hứa hẹn để cải thiện
cuộc sống hàng ngày [82]. Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 11 trên 15 3.5. Dạng tồn tại của
kim loại nặng Dạng tồn tại của kim loại nặng trong hóa học là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến
độc tính của chúng. Khả năng di chuyển, sinh khả dụng và hành vi trong môi trường của kim loại nặng phụ
thuộc phần lớn vào dạng hóa học cụ thể và điều kiện hiện có.
Tùy thuộc vào điều kiện môi trường hiện có, nhiều loại kim loại có thể tồn tại dưới dạng kim loại và á
kim, có thể hiện diện dưới dạng hydroxit, hợp chất hữu cơ kim loại, phân tử sinh học và các dạng khác,
chẳng hạn như ion vô cơ dưới dạng cation (ví dụ: Cd(II), Pb(II)) hoặc anion (ví dụ: As(III) và As(V)).
Việc xác định các loài phân tử này được gọi là phân loại kim loại. Xét đến độc tính và khả năng sinh học
của kim loại nặng, việc phân loại chúng thường quan trọng hơn việc xác định tổng lượng kim loại nặng. Tuy
nhiên, có rất ít ấn phẩm đề cập đến việc phân tích và xác định các dạng khác nhau của một kim loại nặng cụ
thể, mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong việc phát triển các thiết bị dò huỳnh quang để phát hiện
tổng nồng độ kim loại nặng [76].
Hầu hết các phương pháp phân tích thông báo hiện tại đối với kim loại nặng kết hợp các kỹ thuật
tách , chẳng hạn như sắc ký khí, sắc ký lỏng hiệu năng cao, v.v., cũng như các kỹ thuật phát hiện như quang
phổ hấp thụ nguyên tử, quang phổ phát xạ nguyên tử và quang phổ khối plasma ghép nối cảm ứng [83]. Mặc dù
các phương pháp này có nhiều ưu điểm, nhưng một hạn chế đáng kể là chúng yêu cầu một loạt các bước tiền xử
lý phức tạp, tốn thời gian và công sức. Các kỹ thuật điện hóa được đặc trưng là dễ nhất, nhanh nhất và
tiết kiệm nhất để phân tích các loài. Van den Berg đã thực hiện phân tích loài của các nguyên tố kim loại
khác nhau như sắt, molypden, đồng, v.v., bằng cách sử dụng các phương pháp điện hóa [84–86]. ASV đã được
áp dụng thành công như phương pháp phổ biến nhất để phân tích các loài kim loại, đặc biệt là các loài
không ổn định [83]. Mặc dù các phương pháp đo điện thế mang lại kết quả xuất sắc cho việc phân tích dạng
tồn tại của nhiều ion kim loại, nhưng vẫn còn một số vấn đề và hạn chế cần được giải quyết kịp thời, chẳng
hạn như mối quan hệ giữa khả năng sinh học và dạng tồn tại của kim loại, vẫn còn mơ hồ và cần được nghiên cứu thêm [87].
Một ví dụ mà trong đó sự phân loại đóng vai trò quan trọng là việc thực vật tiếp xúc với kim loại
nặng thông qua pha nước của đất, dung dịch đất, chứa kim loại nặng ở nhiều dạng khác nhau, chẳng hạn như
ion kim loại tự do, phức chất vô cơ đơn giản và phức chất với phối tử hữu cơ. Thành phần của dung dịch đất
có thể bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của thực vật, cũng như chính đất. Giám sát môi trường và sự phân loại
kim loại nặng (HM) trong dung dịch đất rất quan trọng đối với việc đánh giá sinh thái và để hiểu mối quan
hệ giữa thực vật và đất [88]. Điều quan trọng không kém là hiểu được mối quan hệ giữa khả năng sinh học và
sự phân loại nguyên tố vi lượng trong môi trường nước tự nhiên [87]. 4. Kết luận
Trước thực trạng gánh nặng môi trường toàn cầu do các ion kim loại nặng gây ra và tác động liên quan
đến sức khỏe và môi trường ngày càng gia tăng, việc cải thiện chất lượng cuộc sống và giảm thiểu ảnh hưởng
của chúng ngày càng được quan tâm. Bài đánh giá này trình bày tổng quan về lĩnh vực phát hiện điện hóa các
kim loại nặng bằng cách sử dụng điện cực biến tính bằng bismuth, thay thế cho các điện cực biến tính bằng
thủy ngân độc hại, cũng như vật liệu nano như một hình thức biến tính điện cực hiện đại hơn, và việc sử
dụng chúng trong các thí nghiệm đo điện thế.
Một số vật liệu, chẳng hạn như bismuth, được đánh giá cao về tính dễ sử dụng, đó là lý do tại sao
các nhà nghiên cứu ưa chuộng chúng. Việc lựa chọn vật liệu cải tiến điện cực phù hợp rất quan trọng, vì
chúng cải thiện các đặc tính điện hóa của điện cực, tăng diện tích bề mặt hiệu quả để truyền tín hiệu điện
hóa và tạo ra các tín hiệu có thể phát hiện được, phù hợp cho việc phát hiện gián tiếp các kim loại nặng
(HM). Đối với việc phát hiện HM, phương pháp đo điện thế được đánh giá là mạnh mẽ, nhạy bén và tiết kiệm thời gian nhất.
Tóm lại, các loại hạt nano khác nhau đã được thử nghiệm để phát hiện các ion kim loại nặng đã cho
thấy kết quả đáng kể, nhờ ưu điểm về diện tích bề mặt lớn so với kích thước của chúng, cũng như các đặc tính xúc tác điện hóa. Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 12 trên 15
Mục đích của bài đánh giá cũng là để thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu làm việc
trong lĩnh vực điện hóa học, nhằm phát triển các điện cực kiểm soát hình thái mới, được cải
tiến để phát hiện đồng thời các kim loại nặng ở giới hạn cho phép rất thấp (ppm, ppb), và do
đó, giảm số lượng và gánh nặng độc hại của kim loại nặng trong môi trường [89].
Đóng góp của các tác giả: Khái niệm hóa, VK và SG; phương pháp luận, VK, SG và SK; phần mềm, VK và SK; thẩm định, VK, SG và
SK; phân tích chính thức, VK và SK; điều tra, VK và SK; nguồn lực, VK, SG và SK; quản lý dữ liệu, VK và SK; viết bản thảo gốc,
VK và SK; viết bài đánh giá và chỉnh sửa, VK, SG và SK; trực quan hóa, VK và SK; giám sát, SG và SK; quản lý dự án, VK, SG và
SK; tìm kiếm nguồn tài trợ, VK, SG và SK. Tất cả các tác giả đã đọc và đồng ý với phiên bản đã xuất bản của bản thảo.
Nguồn tài trợ: Nghiên cứu này không nhận được bất kỳ nguồn tài trợ bên ngoài nào.
Tuyên bố của Hội đồng Đánh giá Đạo đức Nghiên cứu: Không áp dụng.
Tuyên bố về sự đồng ý có hiểu biết: Không áp dụng.
Thông báo về tính khả dụng của dữ liệu: Không áp dụng.
Xung đột lợi ích: Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích. Từ viết tắt
HMs, Ion kim loại nặng; ICP-MS, Quang phổ khối plasma ghép nối cảm ứng; FAAS, Quang phổ
hấp thụ nguyên tử ngọn lửa; AAS, Quang phổ hấp thụ nguyên tử; ICP-OES, Quang phổ phát xạ quang
học plasma ghép nối cảm ứng; ICP-AES, Quang phổ phát xạ nguyên tử plasma ghép nối cảm ứng; LSV,
Điện thế kế quét tuyến tính; WE, Điện cực làm việc; ESA , Phân tích điện hóa bóc tách; RE,
Điện cực tham chiếu; CE, Điện cực đối; EDTA, Axit ethylenediamine tetraacetic; SPEs, Điện cực
in trên màn hình; CTS, Chitosan; AgNPs, Hạt nano bạc; AuNPs, Hạt nano vàng; NPs, Hạt nano;
SWASV, Điện thế kế bóc tách anot sóng vuông; GE, Điện cực than chì; CPE, Điện cực bột carbon;
SPCE, Điện cực carbon in trên màn hình; BFs, Xỉ lò cao; Hg, Thủy ngân; Bi, Bismuth; Cd,
Cadmium; Pb, Chì; Zn, Kẽm; Cu, Đồng; Si, Silic; CV, Điện thế kế tuần hoàn; DPV, Điện thế kế
xung khác nhau; GCE, Điện cực carbon thủy tinh; SWV, Điện thế kế sóng vuông. Tài liệu tham khảo
1. Aragay, G.; Pons, J.; Merkoçi, A. Các xu hướng gần đây trong các công cụ và chiến lược dựa trên vật liệu vĩ mô, vi mô và nano để phát hiện kim loại nặng. Chem. Rev.
2011, 111, 3433–3458. [CrossRef]
2. Wang, C.; Li, W.; Guo, M.; Ji, J. Đánh giá rủi ro sinh thái đối với các ion kim loại nặng trong đất: Sử dụng phản xạ khuếch tán hồng ngoại giữa của đất.
Quang phổ biến đổi Fourier. Báo cáo khoa học. 2017, 7, 40709. [CrossRef] [PubMed] 3.
Li, M.; Gou, H.; Al-Ogaidi, I.; Wu, N. Cảm biến cấu trúc nano để phát hiện ion kim loại nặng: Tổng quan. ACS Sustain. Chem.
Anh. 2013, 1, 713–723. [Tham khảo chéo]
4. Guascito, MR; Malitesta, C.; Mazzotta, E.; Turco, A. Xác định ức chế các ion kim loại bằng cảm biến sinh học glucose oxidase đo dòng điện: Nghiên cứu ảnh hưởng của
sự phân hủy hydro peroxide. Sens. Actuators B Chem. 2008, 131, 394–402. [CrossRef]
5. Alengebawy, A.; Abdelkhalek, ST; Qureshi, SR; Wang, MQ. Ion kim loại nặng và độc tính của thuốc trừ sâu trong đất nông nghiệp và
Thực vật: Rủi ro sinh thái và tác động đến sức khỏe con người. Chất độc 2021, 9, 42. [CrossRef]
6. Xu, M.; Hadi, P.; Chen, G.; McKay, G. Loại bỏ ion cadmi khỏi nước thải bằng vật liệu cải tiến có nguồn gốc từ rác thải điện tử. Tạp chí Vật liệu Nguy hiểm. 2014, 273, 118–123. [CrossRef]
7. Yu, S.; Bàng, H.; Hoàng, S.; Tăng, H.; Vương, S.; Thu, M.; Chen, Z.; Dương, H.; Bài hát, G.; Fu, D. Những tiến bộ gần đây về kim loại hữu cơ
Màng khung dùng trong xử lý nước: Tổng quan. Khoa học Môi trường Toàn diện. 2021, 800, 149662. [CrossRef]
8. Koelmel, J.; Amarasiriwardena, D. Hình ảnh quá trình tích lũy kim loại sinh học trong thân rễ dương xỉ thơm (Dennstaedtia punctilobula)
phát triển trên đất bị ô nhiễm bằng phương pháp ICP-MS phân tích bằng tia laser. Ô nhiễm môi trường. 2012, 168, 62–70. [CrossRef]
9. Massadeh, AM; Alomary, AA; Mir, S.; Momani, FA; Haddad, HI; Hadad, YA Phân tích Zn, Cd, As, Cu, Pb và Fe trong ốc sên làm chỉ thị sinh học và mẫu đất gần đường giao
thông bằng ICP-OES. Khoa học Môi trường và Nghiên cứu Ô nhiễm. 2016, 23, 13424–13431. [CrossRef]
10. Rao, KS; Balaji, T.; Rao, TP; Babu, Y.; Naidu, GRK. Xác định hàm lượng sắt, coban, niken, mangan, kẽm, đồng, cadmi và chì trong tóc người bằng phương pháp quang phổ
phát xạ nguyên tử plasma ghép nối cảm ứng. Spectrochim. Acta Part B At. Spectrosc. 2002, 57, 1333–1338.
11. Da¸sba¸sı, T.; Saçmacı, S.; Çankaya, N.; Soykan, C. Một phương pháp tổng hợp, đặc tính và ứng dụng mới của nhựa tạo phức để xác định một số kim loại vết trong mẫu
mật ong bằng FAAS. Food Chem. 2016, 203, 283–291. [CrossRef] [PubMed] Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 13 trên 15
12. Siraj, K.; Kitte, SA Phân tích đồng, kẽm và chì bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử trong nước ngầm của thị trấn Jimma
của Tây Nam Ethiopia. Tạp chí Quốc tế về Hóa học và Phân tích Khoa học. 2013, 4, 201–204. [CrossRef]
13. Mei, CJ; Ahmad, SAA. Bài đánh giá về việc xác định các ion kim loại nặng bằng cảm biến điện hóa dựa trên calixarene. Arab. J. Chem. 2021, 14, 103303.
14. Lu, Y.; Liang, X.; Niyungeko, C.; Zhou, J.; Xu, J.; Tian, G. Tổng quan về việc xác định và phát hiện các ion kim loại nặng trong
môi trường bằng phương pháp đo điện thế. Talanta 2018, 178, 324–338. [CrossRef] [PubMed]
15. Armenta, S.; Garrigues, S.; de la Guardia, M. Hóa phân tích xanh. Xu hướng hậu môn. Chem. 2008, 27, 497. [Tham khảo chéo]
16. Mourya, A.; Mazumdar, B.; Sinha, SK. Xác định và định lượng ion kim loại nặng bằng phương pháp điện hóa. Tạp chí Môi trường.
Kỹ thuật Hóa học 2019, 7, 103459. [CrossRef]
17. Ustabasi, GS; Ozcan, M.; Yilmaz, I. Bài đánh giá - Xác định kim loại nặng bằng phương pháp đo điện thế với điện cực gốc cacbon. J.
Hội Điện hóa học. 2021, 168, 097508. [CrossRef]
18. Thanh, NM; Van Hop, N.; Luyen, ND; Phong, NH; Toan, TTT Xác định đồng thời Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) bằng phương pháp vonframmetry xung vi sai anot
hóa tại điện cực được phủ màng bismuth. Adv. Mater. Sci. Eng. 2019, 2019, 1826148. [CrossRef]
19. Hassan, KM; Gaber, SE; Altahan, MF; Azzem, MA. Cảm biến điện thế đơn lẻ và đồng thời của chì(II), cadmi(II) và kẽm(II) bằng cách sử dụng điện cực biến tính
bằng kim loại kép Hg-Bi được hỗ trợ trên poly(1,2-diaminoanthraquinone)/carbon thủy tinh. Sens. Bio Sens. Res. 2020, 29, 100369. [CrossRef]
20. Dönmez, KB; Çetinkaya, E.; Deveci, S.; Karada ˘g, S.; ¸Sahin, Y.; Do ˘gu, M. Chế tạo điện cực than chì dạng bút chì xốp nano được xử lý điện hóa để xác định
đồng thời Pb và Cd trong mẫu nước. Anal. Bioanal. Chem. 2017, 409, 4827–4837. [CrossRef]
21. Zheng, X.; Chen, S.; Chen, J.; Guo, Y.; Peng, J.; Zhou, X.; Lv, R.; Lin, J.; Lin, R. Xác định chì(II) và cadmi(II) với độ nhạy cao bằng điện cực bột carbon
biến tính alumina xốp có diện tích bề mặt lớn. RSC Adv. 2018, 8, 7883. [CrossRef]
22. Tse, Y.-H.; Janda, P.; Lam, H.; Lever, ABP Điện cực với tetraaminophthalocyanatocobalt(II) được điện phân trùng hợp để phát hiện ion sunfua. Anal. Chem. 1995, 67, 981–985. [CrossRef]
23. Hori, Y.; Takahashi, R.; Yoshinami, Y.; Murata, A. Khử điện hóa CO tại điện cực đồng. Phys. Chem. B 1997, 101, 7075–7081. [CrossRef]
24. Noh, MFM; Tothill, IE Xác định chì (II), cadmi (II) và đồng (II) trong nước thải và dịch chiết đất trên màng thủy ngân
Cảm biến điện cực carbon in lụa. Sains Malays 2011, 40, 1153–1163.
25. Parat, C.; Aguilar, D.; Authier, L.; Potin-Gautier, M.; Companys, E.; Puy, J.; Galceran, J. Xác định nồng độ ion kim loại tự do bằng cách sử dụng điện cực in
trên màn hình và AGNES với điện tích làm hàm phản hồi. Phân tích điện hóa 2011, 23, 619–627. [CrossRef]
26. Li, M.; Li, Y.-T.; Li, D.-W.; Long, Y.-T. Những phát triển và ứng dụng gần đây của điện cực in trên màn hình trong môi trường
Các xét nghiệm—Một bài đánh giá. Anal. Chim. Acta 2012, 734, 31–44. [CrossRef]
27. Hwang, G.-H.; Han, W.-K.; Park, J.-S.; Kang, S.-G. Một cảm biến điện hóa dựa trên sự khử oxit bismuth in trên màn hình để xác định vết chì và cadmi. Sens.
Actuators B Chem. 2008, 135, 309–316. [CrossRef]
28. Kadara, RO; Tothill, IE Phát triển điện cực in màn hình biến tính khối lượng lớn dùng một lần dựa trên oxit bismuth để phân tích điện thế theo thời gian bóc
tách chì (II) và cadmium (II) trong mẫu đất và nước. Anal. Chim. Acta 2008, 623, 76–81. [CrossRef]
29. Kadara, RO; Jenkinson, N.; Banks, CE. Điện cực in màn hình oxit bismuth dùng một lần để sàng lọc ion kim loại nặng với năng suất cao. Phân tích điện hóa 2009, 21, 2410–2414.
30. Rico, MG; Olivares-Marín, M.; Gil, EP. Sự biến đổi của điện cực in trên màn hình carbon bằng cách hấp phụ các hạt nano Bi được tổng hợp hóa học để phát hiện
Zn(II), Cd(II) và Pb(II) bằng phương pháp đo điện thế quét. Talanta 2009, 80, 631–635. [CrossRef]
31. Serrano, N.; Díaz-Cruz, JM; Ariño, C.; Esteban, M. Màng bismuth được lắng đọng ngoại vi trên điện cực carbon in trên màn hình: Một thiết bị dùng một lần để
đo điện thế phân cực các ion kim loại nặng. Electroanalysis 2010, 22, 1460–1467. [CrossRef]
32. Khaled, E.; Hassan, HNA; Habib, IHI; Metelka, R. Điện cực carbon in trên màn hình được biến tính bằng chitosan để phân tích nhạy các ion kim loại nặng. Tạp
chí Khoa học Điện hóa Quốc tế. 2010, 5, 158–167.
33. Economou, A. Điện cực in trên màn hình được cải tiến bằng kim loại “xanh” để phân tích điện hóa các nguyên tố độc hại.
Cảm biến 2018, 18, 1032. [CrossRef]
34. Aragay, G.; Pons, J.; Merkoçi, A. Phát hiện điện hóa nâng cao các ion kim loại nặng trên vật liệu nano graphit nung nóng.
Điện cực in trên màn hình. J. Mater. Chem. 2011, 21, 4326–4331. [CrossRef]
35. Mc Eleney, C.; Alves, S.; Mc Crudden, D. Phương pháp xác định mới Cd và Zn trong dịch chiết đất bằng cách ứng dụng tuần tự các màng mỏng bismuth và gallium
tại điện cực carbon in trên màn hình đã được sửa đổi. Anal. Chim. Acta 2020, 1137, 94. [CrossRef] [PubMed]
36. Domingos, RF; Huidobro, C.; Companys, E.; Galceran, J.; Puy, J.; Pinheiro, J. So sánh AGNES (không có gradient và phương pháp tách điện thế cân bằng Nernstian)
và SSCP (phương pháp đo điện thế quét) để phân tích dạng tồn tại của kim loại vết. J.
Electroanal. Chem. 2008, 617, 141–148. [CrossRef]
37. Aguilar, D.; Galceran, J.; Companys, E.; Puy, J.; Parat, C.; Authier, L.; Potin-Gautier, M. Khám phá phương pháp đo điện thế không dùng khí trơ với AGNES.
Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 17510. [CrossRef]
38. Cao, L.; Jia, J. Xác định nhạy Cd và Pb bằng phương pháp vonfram kế xung vi sai với điện cực bột carbon pha tạp zeolite biến tính bismuth tại chỗ. Electrochim.
Acta 2008, 53, 2177. [CrossRef] Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 14 trên 15
39. Kokkinos, C.; Raptis, I. A Economou và T Speliotis. Cảm biến bismuth điện hóa vi chế tạo dùng một lần cho
Xác định Tl(I) bằng phương pháp vonframmetry giải hấp. Procedia Chem. 2009, 1, 1039.
40. Economou, A. Điện cực màng bismuth: Những phát triển gần đây và tiềm năng cho phân tích điện hóa. Xu hướng phân tích hóa học. 2005, 24.334.
41. Kokkinos, C.; Economou, A. Điện cực phủ bismuth dùng một lần mới để xác định kim loại vết bằng phương pháp bóc tách.
Điện thế kế. Electrochem. Commun. 2007, 9, 2795.
42. Hutton, E.; Ogorevc, B.; Hoˇcevar, S.; Weldon, F.; Smyth, MR; Wang, J. Giới thiệu về điện cực màng bismuth để sử dụng trong
Phát hiện điện hóa catốt. Electrochem. Commun. 2001, 3, 707.
43. Arduini, F.; Quintana, J. Điện cực biến tính bằng bismuth để phát hiện chì. Trends Anal. Chem. 2010, 2–11, 1295.
44. Pauliukaite, R.; Hocevar, S.; Ogorevc, B.; Wang, J. Đặc tính và ứng dụng của điện cực khối bismuth. Phân tích điện hóa 2004, 16, 719. [CrossRef]
45. Wang, J. Phân tích bóc tách tại điện cực bismuth: Tổng quan. Phân tích điện hóa 2005, 17, 1341–1346. [CrossRef]
46. Xu, H.; Zeng, L. Điện cực màng bismuth phủ Nafion để xác định kim loại nặng trong rau quả bằng phương pháp vonfram kế xung vi sai anot: Một giải pháp thay thế cho
điện cực gốc thủy ngân. Food Chem. 2008, 109, 834. [CrossRef] [PubMed]
47. Hoˇcevar, S.; Švancara, I.; Vytˇras, K.; Ogorevc, B. Điện cực mới cho phân tích bóc tách điện hóa dựa trên bột carbon
được biến đổi bằng bột bismuth. Electrochem. Acta 2005, 51, 706.
48. Baldrianova, L.; Švancara, I.; Vlcek, M.; Economou, A.; Sotiropoulos, S. Ảnh hưởng của nồng độ Bi(III) đến đáp ứng vonfram điện phân giải phóng của điện
cực vàng và điện cực carbon phủ bismuth tại chỗ. Electrochim. Acta 2006, 52, 481. [CrossRef]
49. Sam, K. Chiếc thìa biến mất (và những câu chuyện có thật khác về sự điên rồ, tình yêu và lịch sử thế giới từ bảng tuần hoàn các nguyên tố);
Sách Back Bay: New York, NY, Hoa Kỳ; Boston, MA, Hoa Kỳ, 2011; trang 158–160.
50. Kokinos, C.; Economous, A. Điện cực màng bismuth dùng một lần được chế tạo bằng phương pháp quang khắc để xác định vết Pb(II)
và Cd(II) bằng phương pháp vonframmetry bóc tách anot. Electrochim. Acta 2008, 53, 294. [CrossRef]
51. Yıldız, C.; Eskiköy Bayraktepe, D.; Yazan, Z. Xác định đồng thời trực tiếp kẽm(II), cadmi(II), chì(II) và đồng(II) với độ nhạy cao dựa trên điện cực carbon
in trên màn hình được phủ màng mỏng bismuth và thủy ngân tại chỗ. Mon. Chem. Chem. Mon.
2021, 152, 1527–1537. [CrossRef]
52. Naumov, AV Thị trường bismut thế giới: Đánh giá. Nga. J. Non-Ferr. Đã gặp. 2007, 48, 10. [Tham khảo chéo]
53. Hutton, EA; van Elteren, JT; Ogorevc, B.; Smyth, MR. Xác nhận điện cực màng bismuth để xác định coban và cadmi trong dịch chiết đất bằng ICP-MS. Talanta
2004, 63, 849. [CrossRef] [PubMed]
54. Wu, Q.; Bi, H.-M.; Han, X.-J. Tiến bộ nghiên cứu về phát hiện điện hóa các ion kim loại nặng. Tạp chí Hóa phân tích Trung Quốc. 2021, 49, 330–340. [CrossRef]
55. Lu, Z.; Zhang, J.; Dai, W.; Lin, X.; Ye, J.; Ye, J. Điện cực carbon in trên màn hình được biến tính bằng màng bismuth và các hạt nano vàng để xác định
đồng thời Zn(II), Pb(II) và Cu(II) bằng phương pháp vonframmetry bóc tách. Microchim. Acta 2017, 184, 4731–4740. [CrossRef]
56. Okpara, EC; Fayemi, OE; Wojuola, OB; Onwudiwe, DC; Ebenso, EE Phát hiện điện hóa các kim loại nặng được chọn trong
Nước: Một nghiên cứu điển hình về kinh nghiệm ở châu Phi. RSC Adv. 2022, 12, 26319–26361. [CrossRef]
57. Hassan, MH; Khan, R.; Andreescu, S. Những tiến bộ trong các phương pháp phát hiện điện hóa để đo lường các chất gây ô nhiễm mới nổi . Electrochem. Sci.
Adv. 2021, 2, e2100184. [CrossRef]
58. Ali, Z.; Ullah, R.; Tuzen, M.; Ullah, S.; Rahim, A.; Saleh, TA. Cảm biến màu sắc của các ion kim loại nặng trên kim loại pha tạp.
Vật liệu nanocomposite oxit: Tổng quan. Xu hướng Hóa học Phân tích Môi trường. 2023, 37, e00187. [CrossRef]
59. Ibraheem, IBM; Abd-Elaziz, BEE; Saad, WF; Fathy, WA. Tổng hợp sinh học xanh các hạt nano bạc bằng tảo đỏ biển.
Acanthophora specifera và hoạt tính kháng khuẩn của nó. J. Nanomed. Nanotechnol. 2016, 7, 409.
60. Joudeh, N.; Linke, D. Phân loại, tính chất lý hóa, đặc điểm và ứng dụng của hạt nano: Một cái nhìn toàn diện
Bài đánh giá dành cho các nhà sinh học. J. Nanobiotechnol. 2022, 20, 262. [CrossRef]
61. Li, S.; Niu, Y.; Chen, H.; He, P. Trình tự bộ gen hoàn chỉnh của vi khuẩn Shewanella sp. Arc9-LZ ở Bắc Cực với khả năng
Tổng hợp các hạt nano bạc trong bóng tối. Mar. Genom. 2021, 56, 100808. [CrossRef]
62. Abdel-Raoof, AM; El-Shal, MA; Said, RAM; Abostate, MH; Morshedy, S.; Emara, MS. Cảm biến đa năng được cải tiến bằng điện cực bột carbon chứa hạt nano vàng
để xác định brexpiprazole bằng phương pháp bóc tách anot: Nghiên cứu điện thế kế. J. Electrochem.
Soc. 2019, 166, B948. [CrossRef]
63. Ahmed, MB; Zhou, JL; Ngo, HH; Guo, W.; Chen, M. Tiến bộ trong việc chuẩn bị và ứng dụng than sinh học biến tính để cải thiện khả năng loại bỏ chất gây ô
nhiễm khỏi nước và nước thải. Công nghệ tài nguyên sinh học. 2016, 214, 836–851. [CrossRef]
64. Panahi, A.; Levendis, YA; Vorobiev, N.; Schiemann, M. Quan sát trực tiếp đặc tính cháy của sinh khối Miscanthus và gỗ sồi bao gồm sự nóng chảy và hình cầu
hóa. Fuel Process. Technol. 2017, 166, 41–49. [CrossRef]
65. Huang, W.; Zhang, Y.; Li, Y.; Zeng, T.; Wan, Q.; Yang, N. Cảm biến điện hóa được kiểm soát hình thái của các ion Cd(2+) và Pb(2+) trong môi trường trên
vật liệu nano CeO2 được hỗ trợ bởi than chì giãn nở . Anal. Chim. Acta 2020, 1126, 63–71. [CrossRef] [PubMed]
66. Adeniji, TM; Stine, KJ Điện cực biến tính cấu trúc nano để phát hiện điện hóa các chất gây ô nhiễm mới nổi.
Lớp phủ 2023, 13, 381. [CrossRef]
67. Sawan, S.; Maalouf, R.; Errachid, A.; Jaffrezic-Renault, N. Các hạt nano kim loại và oxit kim loại trong phát hiện điện thế kế của
Các ion kim loại nặng: Một bài đánh giá. Trends Anal. Chem. 2020, 131, 116014. [CrossRef] Machine Translated by Google
Phương pháp luận. 2023, 6, 60 15 trên 15
68. Lu, D.; Sullivan, C.; Brack, EM; Drew, CP; Kurup, P. Phát hiện đồng thời cadmium(II), arsenic(III) và selenium(IV) bằng phương pháp đo điện thế sử dụng
điện cực carbon in trên màn hình được biến đổi bằng nanostar vàng và dung dịch đệm Britton-Robinson đã được sửa đổi. Anal. Bioanal.
Chem. Anal. Bioanal. Chem. 2020, 412, 4113–4125. [CrossRef]
69. Jeli´c, D.; Zeljkovi´c, S.; Škundri´c, B.; Mentus, S. Nghiên cứu nhiệt trọng lượng về sự khử hỗn hợp oxit CuO–WO3 trong toàn bộ phạm vi tỷ lệ mol. J.
Therm. Anal. Calorim. 2018, 132, 77–90. [CrossRef]
70. Rahman, A.; Park, DS; Won, M.-S.; Park, S.-M.; Shim, Y.-B. Phân tích điện hóa chọn lọc các ion kim loại khác nhau tại điện cực được biến đổi bằng polyme
dẫn điện liên kết EDTA. Phân tích điện hóa 2004, 16, 1366–1370. [CrossRef]
71. Ghasemi, E.; Heydari, A.; Sillanpää, M. Các hạt nano Fe3O4@EDTA siêu từ tính như một chất hấp phụ hiệu quả để loại bỏ đồng thời Ag(I), Hg(II), Mn(II),
Zn(II), Pb(II) và Cd(II) khỏi các mẫu môi trường nước và đất. Microchem. J. 2017, 131, 51–56. [CrossRef]
72. Hassan, KM; Elhaddad, GM; AbdelAzzem, M. Xác định cadmi(II), chì(II) và đồng(II) bằng phương pháp đo điện thế với điện cực cacbon thủy tinh được biến
tính bằng các hạt nano bạc lắng đọng trên poly(1,8-diaminonaphthalene). Microchim. Acta 2019, 186, 440. [CrossRef] [PubMed]
73. Zhang, K.; Zhang, N.; Zhang, L.; Xu, J.; Wang, H.; Wang, C.; Geng, T. Cảm biến điện hóa của hydro peroxide sử dụng điện cực carbon thủy tinh được biến
tính bằng các hạt nano bạc trên poly(alizarin yellow R). Microchim. Acta 2011, 173, 135–141. [CrossRef]
74. Antunovi´c, V.; Ili´c, M.; Baoši´c, R.; Jeli´c, D.; Loli´c, A. Tổng hợp các hạt nano MnCo2O4 làm chất điều chỉnh cho quá trình đồng thời
Xác định Pb(II) và Cd(II). Thư viện Khoa học Công cộng. 2019, 14, e0210904. [CrossRef] [PubMed]
75. Lee, PM; Chen, Z.; Li, L.; Liu, E. Oxit graphene khử được trang trí bằng các hạt nano thiếc thông qua quá trình điện phân để
Xác định đồng thời các ion kim loại nặng vết. Electrochim. Acta 2015, 174, 207–214. [CrossRef]
76. Cadevall, M.; Ros, J.; Merkoc, A. Tích hợp các hạt nano bismuth vào cảm biến điện hóa tách kim loại nặng. Electrophore-
sis 2015, 36, 1872–1879. [CrossRef] [PubMed]
77. Lee, GJ; Kim, CK; Lee, MK; Rhee, CK Xác định đồng thời Zn, Cd và Pb bằng phương pháp đo điện thế tại các điện cực bột nano bismuth với các phân bố kích
thước hạt khác nhau. Phân tích điện hóa 2010, 22, 530–535. [CrossRef]
78. Zhang, T.; Jin, H.; Fang, Y.; Guan, J.; Ma, S.; Pan, Y.; Zhang, M.; Zhu, H.; Liu, X.; Du, M. Phát hiện các ion Cd2+, Pb2+ và Cu2+ vết thông qua các
điện cực được biến đổi bằng các hạt nano palladium được hỗ trợ bởi than hoạt tính xốp sử dụng SWASV. Mater. Chem. Phys. 2019, 225, 433–442. [CrossRef]
79. Lahari, SA; Amreen, K.; Dubey, SK; Ponnalagu, RN; Goel, S. Điện cực vi sợi carbon xốp được tối ưu hóa để phát hiện đa kênh, có độ tái tạo và độ lặp lại
cao các ion kim loại nặng trong mẫu nước thực tế. Environ. Res. 2023, 220, 115192. [CrossRef]
80. Üstünda ˘g, Z.; Solak, AO Điện cực carbon thủy tinh biến tính EDTA: Chuẩn bị và đặc tính. Electrochim. Acta 2009, 54, 6426–6432. [CrossRef]
81. Rahman, MA; Won, MS; Shim, YB. Đặc tính của điện cực được biến đổi bằng polyme dẫn điện liên kết EDTA: Ứng dụng của nó.
để xác định đồng thời các ion kim loại nặng. Anal. Chem. 2003, 75, 1123–1129. [CrossRef]
82. Rebolledo-Perales, LE; Romero, GA; Ibarra-Ortega, IS; Galán-Vidal, CA; Pérez-Silva, I. Bài đánh giá - Xác định điện hóa các kim loại nặng trong thực
phẩm và nước uống bằng cách sử dụng điện cực được biến đổi bằng polyme in dấu ion. Tạp chí Điện hóa học. 2021, 168, 067516. [CrossRef]
83. Han, H.; Pan, D.; Zhang, S.; Wang, C.; Hu, X.; Wang, Y.; Pan, F. Phân tích đồng thời các dạng ion kim loại nặng vết (Cu, Pb, Cd và Zn) trong nước biển
từ vịnh Sishili, phía Bắc Biển Hoàng Hải, Trung Quốc. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2018, 101, 486–493. [CrossRef]
84. Bi, Z.; Salaün, P.; Berg, CMvD. Phân loại chì trong nước biển bằng phương pháp điện cực giả sử dụng điện cực vi dây hợp kim bạc rung. Hóa học biển. 2013, 151, 1–12. [CrossRef]
85. van den Berg, CM Phân loại hóa học của sắt trong nước biển bằng phương pháp vonframmetry bóc tách catốt với dihydroxynaphthalene. Anal.
Chem. 2006, 78, 156–163. [PubMed]
86. Whitby, H.; van den Berg, CMG Bằng chứng về các chất mùn liên kết đồng trong nước biển. Mar. Chem. 2015, 173, 282–290. [CrossRef]
87. Han, H.; Pan, D. Phương pháp đo điện thế để phân tích dạng tồn tại của kim loại vết trong nước tự nhiên. Xu hướng phân tích môi trường và hóa học. 2021, 29, e00119. [CrossRef]
88. Dytrtová, JJ; Šestáková, I.; Jakl, M.; Száková, J.; Miholová, D.; Tlustoš, P. Việc sử dụng phương pháp vôn kế tước anốt xung vi sai và gradient khuếch tán trong màng mỏng để
xác định ion kim loại nặng trong dung dịch đất. Cent. Euro. J. Chem. 2008, 6, 71–79.
89. Rassaei, L.; Marken, F.; Sillanpää, M.; Amiri, M.; Cirtiu, CM; Sillanpää, M. Hạt nano trong cảm biến điện hóa cho
giám sát môi trường. Xu hướng phân tích hóa học. 2011, 30, 1704–1715. [CrossRef]
Tuyên bố miễn trách nhiệm/Ghi chú của nhà xuất bản: Các tuyên bố, ý kiến và dữ liệu trong tất cả các ấn phẩm hoàn toàn là của tác giả và người đóng góp cá
nhân, chứ không phải của MDPI và/hoặc biên tập viên. MDPI và/hoặc biên tập viên từ chối trách nhiệm đối với bất kỳ thương tổn nào về người hoặc tài sản
phát sinh từ bất kỳ ý tưởng, phương pháp, hướng dẫn hoặc sản phẩm nào được đề cập trong nội dung.
