Titanium Dioxide-Enhanced Carbon Paste Electrodes for Superior Electrochemical Sensors

Editorial Board PCSS Journal; Мері Годже; Саламату Хаят; Бемгба Б. Ньякума; Ішая С. Альхассан; Умар Імрана; Адаму Сада; Самуель-Сома М. Аджибаде; Сані М. Ісіака

doi:10.15330/pcss.26.2.209-215

Автор(и)

Мері Годже Кафедра чистої та прикладної хімії, Університет штату Кадуна, Кадуна, штат Кадуна, Нігерія
Саламату Хаят Кафедра чистої та прикладної хімії, Університет штату Кадуна, Кадуна, штат Кадуна, Нігерія
Бемгба Б. Ньякума Факультет хімічних наук, Північно-Східний університет, Гомбе, штат Гомбе, Нігерія https://orcid.org/0000-0001-5388-7950
Ішая С. Альхассан Морський інженерний відділ, штаб ВМС, Мухаммаду Бухарі Вей, Гаркі, федеральна столична територія, Абуджа, Нігерія
Умар Імрана Кафедра чистої та прикладної хімії, Університет штату Кадуна, Кадуна, штат Кадуна, Нігерія
Адаму Сада Кафедра чистої та прикладної хімії, Університет штату Кадуна, Кадуна, штат Кадуна, Нігерія
Самуель-Сома М. Аджибаде Дослідницький центр наноматеріалів та енергетичних технологій, Школа інженерії та технологій, Університет Санвей, Селангор, Малайзія
Сані М. Ісіака Факультет хімічних наук, Північно-Східний університет, Гомбе, штат Гомбе, Нігерія

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.2.209-215

Ключові слова:

Електрод на основі вугільної пасти, електрохімічне окислення, діоксид титану, окислення фериціанідом, електродні матеріали

Анотація

У дослідженні детально розглянуто синтез та електрохімічне окислення фериціаніду з використанням електрода з вугільної пасти (CPE), модифікованого TiO₂. Мета полягала у створенні ефективного та надійного електрохімічного датчика окислення фериціаніду, окисно-відновного зонда, який часто використовується в різних аналітичних програмах. Крім того, синтезовано TiO₂-модифікований CPE для підвищення електрокаталітичної активності та чутливості до окислення фериціаніду. Для характеристики модифікованого датчика використовували рентгенівську дифракцію (XRD), скануючу електронну мікроскопію (SEM) та інфрачервону спектроскопію з перетворенням Фур’є (FTIR). Аналіз фериціанідів показав, що після модифікації TiO₂ площа поверхні графіту значно збільшилася. Вплив швидкості сканування на процес електрохімічного окислення, досліджений при різних швидкостях сканування, показав сильну кореляцію між двома процесами (коефіцієнт кореляції, R2 = 0,94). Порівняно з немодифікованим електродом результати експерименту показали, що CPE, модифікований TiO₂, продемонстрував кращі електрохімічні характеристики та вищу пікову густину струму, але нижчий потенціал окислення. Дослідження дає нове уявлення про дизайн та оптимізацію електродних матеріалів для застосування в електрохімічному зондуванні, припускаючи їх потенційне використання в різних майбутніх застосуваннях.

Посилання

M. Gratzel, Photoelectrochemical Cells. Nature, 414 (686), 338 (2001);

Christos Comninellis. Electrocatalysis in the Electrochemical Conversion/Combustion of Organic Pollutants for Wastewater Treatment. Electrochimica Acta 39(11-12), 1857 (1994); https://doi.org/10.1016/0013-4686(94)85175-1.

H. Zhang, et al. Recent Progress in TiO2-Based Electrode Materials for Supercapacitors. Journal of Materials Chemistry A, 5(7), 3039 (2017)

V. Subramanian, et al. Nanostructured Titanium Dioxide Materials for Energy and Environmental Applications. Energy & Environmental Science, 5(3), 7010 (2012).

X. Wang, et al. Titanium Dioxide Nanomaterials for Sensor Applications, Chemical Reviews, 114 (19), 9455 (2014); https://doi.org/10.1021/cr400627u.

O’Meara, M. Joseph, et al. Electrochemical Oxidation of Ferricyanide at Carbon Paste Electrodes Modified with Titanium Dioxide. Journal of Electroanalytical Chemistry, 589(1), 143 (2006).

M. Gojeh., R. Tesfaye, M. Onwumere, Y.M. Titus, G. Wyasu, Electrocatalysis of Insitu polyaniline for speed up of redox reaction at the electrode surface, IOSR Journal of Applied Chemistry (IOSR-JAC), 9(3), 23 (2015); https://doi.org/10.9790/5736-0903012327.

Y.Yang, J. Li, & C. Wang, Synthesis and characterization of TiO2-carbon nanotube composites for environmental applications. Environmental Science and Pollution Research, 27(16), 20004 (2020).

S. Kim, J. Park, & S. Lee, Investigation of TiO2-Carbon Composite Structure by SEM and TEM. Journal of Physical Chemistry C, 120, (29), 16123 (2016).

Umar, Ahmad & Harraz, Farid & Ibrahim, Ahmed & Almas, Tubia & Kumar, Rajesh & Al-Assiri, Mohammad & Baskoutas, SotiriosIron-doped titanium Dioxide Nanoparticles As Potential Scaffold for Hydrazine Chemical Sensor Applications. Coatings. 10, 182 (2020); https://doi.org/10.3390/coatings10020182.

C. Cazan, A. Enesca, L. Andronic, Synergic Effect of TiO2 Filler on the Mechanical Properties of Polymer Nanocomposites. Polymers (Basel). 13(12), 2017. (2021); https://doi.org/10.3390/polym13122017.

B. Pant, HR. Pant, M. Park, Fe1-xS Modified TiO2 NPs Embedded Carbon Nanofiber Composite via Electrospinning: A Potential Electrode Material for Supercapacitors. Molecules, 27, 25(5), 1075 (2020); https://doi.org/10.3390/molecules25051075.

R.G. Compton, C.E. Banks, & K.E. Meadows. Understanding Voltammetry: Simulation of Electrode Processes (3rd ed.). World Scientific Publishing Co Pte Ltd. (2018).