Využití nanomateriálů v elektrochemické detekci polutantů

Abstract

Různé nanočástice (uhlíkaté, kovové nebo magnetické) se ukázaly být výbornými sorbenty různých polutantů, což lze využít nejen pro čištění vody, ale i pro detekci těchto látek. Tato disertační práce je zaměřena na modifikaci různých druhů elektrod (diskových, jednorázově tištěných, mikrotuhových aj.) nanočásticemi za účelem zlepšení jejich vlastností a následné odezvy na různé polutanty. Pro modifikaci elektrod byly zvoleny uhlíkové nanočástice, a to z důvodu jejich strukturních, termofyzikálních a chemických vlastností, jakož i jejich stability. Pro další zlepšení vlastností elektrod byly tyto uhlíkové nanomateriály smíchány s polysacharidy, které obsahují mnoho různých funkčních skupin a jsou navíc strukturně stabilní, biokompatibilní a biologicky odbouratelné. Konkrétně byl v této práci využit grafen oxid vyrobený metodou podle Brodieho a také metodou podle Hummerse, dále uhlíkaté nanosféry, které byly smíchány s deriváty celulózy (karboxymethylcelulóza a hydroxyethylcelulóza) nebo cyklodextriny. Modifikované elektrody byly následně využity ke stanovení iontů těžkých kovů a ibuprofenu. Byla zkoušena také aktivace elektrody ze skelného uhlíku pomocí cyklické voltametrie z roztoku chloridu draselného pro detekci ibuprofenu. Z výsledků stanovení olovnatých iontů vyplynulo, že přidáním 0,075 mg/ml grafen oxidu vyrobeného Brodieho metodou do směsi obsahující hydroxyethylcelulózu a kyselinu citronovou lze výrazně zvýšit citlivost elektrod oproti použití samotné směsi hydroxyethylcelulózy a kyseliny citronové. Dalšími zkoumanými uhlíkovými nanočásticemi byly uhlíkové nanosféry, které byly přimíchány do hydrogelu obsahujícího B-cyklodextrin a karboxycelulózu zesíťovanou pomocí kyseliny citronové. Takto připravený hydrogel byl testován pro detekci ibuprofenu. Porovnáním limitů detekce a citlivosti s nemodifikovanou elektrodou ze skelného uhlíku bylo zjištěno, že se pro detekci ibuprofenu nehodí kvůli zhoršení limitu detekce a jen nepatrnému zlepšení citlivosti. Na druhou stranu elektrochemicky aktivovaná elektroda vykazovala zlepšení limitu detekce i citlivosti na ibuprofen oproti nemodifikované elektrodě. Kromě uhlíkových nanočástic byly použity i zlaté nanočástice pro výrobu glukózového biosenzoru. Tyto nanočástice nacházejí uplatnění v elektrochemických měřeních díky svým vlastnostem, jako jsou vysoká vodivost, malé rozměry, velký poměr povrchu k objemu a biokompatibilita.