Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Modifying graphene structures as a receptor layers for the electrochemical sensors

Julita Kozyra

Abstract

The primary objective of this study was the investigations on the possibility of the graphene modified with carboxylic groups application in the development of the electrochemical sensor dedicated to the uranyl ion detection. Graphene combines a series of preferred properties for the development of electrochemical sensors. It is characterized with high electrical conductivity, low resistivity, a high electron mobility at room temperature, low light absorption or a high tensile strength. Moreover it is also possible to functionalize the graphene with selected functional groups. On the one hand, it allows to adjust its solubility in selected solvents, but above all it is one of the ways to obtain new materials as a selective receptor layers on selected analytes. In the presented work I investigated the possibility of using graphene functionalized with carboxyl groups as electrochemical sensor receptor layers dedicated to detection of uranyl ion. The first part of the present study provides information on chemical sensors, voltammetric techniques and information on graphene, its methods of preparation as well as modifications. The second part of the present study is a concise description of reagents used in the work, apparatus, electrodes preparation methods and performance measurement techniques. The next chapter presents the results of research work. Test was carried out to select the best driving performance of the analysis (graphene amount deposited on the surface of the electrode, the concentration of hexaammineruthenium (III) chloride, pH of solution). Then I performed the calibration curve for the prepared sensor and the selectivity was estimated of the prepared sensor to the interferants. Obtained results confirm that UO22+ interacts with prepared graphene structure which allows for its detection. Moreover this interaction is strong enough to distinguish this species from analyzed interferants such a Pb2+,Ca2+, Sr2+, Mg2+ and Cd2+. The linear response of the sensor was is in the range of 0.05 and 10 μmol/L.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Julita Kozyra (FC) Julita Kozyra,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Modyfikowane struktury grafenowe jako warstwy receptorowe czujników chemicznych
Supervisor
Robert Ziółkowski (FC/CMB) Robert Ziółkowski,, Chair of Medical Biotechnology (FC/CMB)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Department Of Microbioanalytics (FC/CMB)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
03-03-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Kamil Wojciechowski (FC/CMB) Kamil Wojciechowski,, Chair of Medical Biotechnology (FC/CMB)Faculty of Chemistry (FC) Robert Ziółkowski (FC/CMB) Robert Ziółkowski,, Chair of Medical Biotechnology (FC/CMB)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
grafen, jony uranylowe, elektrochemia
Keywords in English
graphene, uranyl ions, electrochemistry
Abstract in Polish
Podstawowym celem niniejszej pracy inżynierskiej było oszacowanie możliwości zastosowania grafenu modyfikowanego grupami karboksylowymi jako warstwy receptorowej elektrochemicznego czujnika dedykowanego do wykrywania jonów uranylowych. Grafen łączy w sobie szereg bardzo korzystnych, z punktu widzenia rozwoju czujników elektrochemicznych, właściwości. Posiada on bowiem wysoką przewodność elektryczną, niewielką rezystywność, bardzo wysoką ruchliwość elektronów w temperaturze pokojowej, niską absorpcję światła czy wysoką wytrzymałość na rozciąganie. Ponadto istnieje możliwość funkcjonalizowania struktur grafenowych wybranymi grupami funkcyjnymi. Z jednej strony umożliwia to uzyskanie rozpuszczalności tak przygotowanych pochodnych grafenowych w wybranych rozpuszczalnikach ale przede wszystkim jest to jeden ze sposobów na uzyskanie nowych materiałów jako warstw receptorowych selektywnych na wybrane anality. W niniejszej pracy podjęłam się oszacowania możliwości zastosowania grafenu funkcjonalizowanego grupami karboksylowymi jako warstwy receptorowej w elektrochemicznym czujniku dedykowanym detekcji jonów uranylowych. W pierwszej części przedstawionej pracy zawarto informacje dotyczące sensorów chemicznych, technik woltamperometrycznych oraz informacje dotyczące grafenu, jego metod otrzymywania oraz modyfikacji. Druga część pracy zawiera zwięzły opis wykorzystywanych w pracy odczynników, aparatury, metod przygotowania elektrod oraz technik wykonania pomiarów. W kolejnym rozdziale pracy przedstawiono wyniki badań. Przeprowadzono próbę wyboru najlepszych parametrów prowadzenia analizy (ilość grafenu osadzanego na powierzchni elektrody, stężenie heksaminorutenu (III), pH roztworu). Następnie wykonałam krzywą kalibracji przygotowanego czujnika na jony uranylowe oraz oszacowałam selektywność przygotowanego czujnika analizując jego odpowiedź na jony przeszkadzające. Uzyskane wyniki potwierdzają, że UO22+ oddziałuje z przygotowaną strukturą grafenu co umożliwia jego wykrycie. Ponadto oddziaływanie to jest na tyle silne, że umożliwia odróżnienie jonów uranylowych od jonów przeszkadzających np. Pb2+,Ca2+, Sr2+, Mg2+ i Cd2+. Interesujący wydaje się być również zakres prostoliniowej odpowiedzi czujnika który mieści się w zakresie stężeń między 0,05 a 10 µmol/L.
File
  • File: 1
    1020170.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8497

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTcf352d80cdc94b868dd9b717ea5e69a6/
URN
urn:pw-repo:WUTcf352d80cdc94b868dd9b717ea5e69a6

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page