弗罗茨瓦夫理工大学化学学院聚合物和碳材料工艺工程与技术系–易于制备的用于双氯芬酸电化学传感的石墨烯基喷墨印刷电极

使用标准台式打印机制备了以柔性卡普顿®为基底的喷墨印刷电极(IPEs)和易于制备的氧化石墨烯(GO)基油墨(K/GO)。随后，将其提交后处理热处理(K/GOTR400)，并在pH 7.0(接近生理pH值)下作为一次性工作电极(WEs)进行双氯芬酸(DCF)间接电化学检测。由于DCF被列为水源中日益受到关注的污染物，其监测引起了人们的广泛关注。将打印的有源传感器材料的性能与热还原(400℃)氧化石墨烯(TRGO-400，粉末形式)的性能进行了比较，后者已成功用作DCF检测的玻璃碳电极(GCE)改性剂。该电极在5 ~ 25 μM的浓度范围内线性工作，LOD值为2.25 μM。此外，利用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱(XPS)对所制备的IPEs进行了形貌和化学成分表征，并与GCE/TRGO-400进行了比较。循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)测量表明，利用后处理IPEs的小型化三电极电池进行DCF检测具有良好的电化学性能。因此，本研究表明，经过热处理后，石墨烯在IPEs上有效地恢复了部分有价值的性能，并成功生产了用于目标分析物检测的柔性和一次性电极。因此，这是传统改性GCEs的一个很有前途的替代方案，因为它为制造尖端石墨烯基电极提供了一种简便的方法，并扩大了电化学传感器的可用组合，以检测新出现的水污染。

图1. 使用IPEs作为WEs的小型化3电极电化学装置。

图2. (a) K/GO-7000_TX_CB_8， (b) K/GO-7000_TX_CB_8_TR400和(c) TRGO-400的SEM图片。

图3. 材料的C1s核心能级光谱的反褶积。

图4. (A) pH为7的中性溶液中DCF阴离子主电化学氧化反应机理。(B)副产物2(2hydroxyprop-2-enyl)乙酸法拉第法非直接电化学DCF检测的机理。

图5. (a-e)在使用不同氧化石墨烯基油墨配方制造的K/GO-X S_CB_Y_TR400电极上记录的CVs。含100 μM DCF的0.1 M PBS溶液(pH 7.0)作为电解质。(f) K/GO-7000_TX_CB_Y_TR400电极在氧化石墨基印刷层数(从7到10)上的不同图片。

图6. 在(a) K/GO-7000_TX_CB_8和K/GO-7000_TX_CB_8_TR400传感器上记录的CVs。(b)与GCE/GO和GCE/TRGO-400常规电极的比较。以0.1 M PBS溶液(pH 7.0)为电解液，溶液中含有100 μM DCF。

图7. 在含有100 μM DCF的0.1 M PBS溶液(pH 7.0)中，在(a) K/GO-7000_TX_CB_8_TR400和(b) GCE/TRGO-400上记录的基线校正DPVs。在0.1 M PBS溶液(pH 7.0)中，用TRGO-400修饰的GCE记录基线校正的DPVs，其中DCF浓度增加(c)和相关校准曲线(d)。

图8. (a) K/GO-7000_TX_CB_8_TR400传感器在含有100 μM DCF和人工尿液(AU)作为电解质的0.1 M PBS溶液(pH 7.0)中记录的CVs (b)存在常见的干扰物质(K⁺， Na⁺, Mg⁺, SO₄^–, Cl^–，抗坏血酸)。

相关研究成果由弗罗茨瓦夫理工大学化学学院聚合物和碳材料工艺工程与技术系Daria Minta等人于2023年发表在Progress in Organic Coatings (https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2023.107942 )上。原文：Easy-to-prepare graphene-based inkjet-printed electrodes for diclofenac electrochemical sensing