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Graphene‐AuNP Enhanced Inkjet‐printed Silver Nanoparticle Paper Electrodes for the Detection of Nickel(II)‐Dimethylglyoxime [Ni(dmgH2)] Complexes by Adsorptive Cathodic Stripping Voltammetry (AdCSV)
Electroanalysis ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-10-14 , DOI: 10.1002/elan.202060379 Keagan Pokpas 1 , Nazeem Jahed 1 , Earl McDonald 2 , Petrone Bezuidenhout 3 , Suzanne Smith 3, 4 , Kevin Land 3, 4 , Emmanuel Iwuoha 1
Electroanalysis ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-10-14 , DOI: 10.1002/elan.202060379 Keagan Pokpas 1 , Nazeem Jahed 1 , Earl McDonald 2 , Petrone Bezuidenhout 3 , Suzanne Smith 3, 4 , Kevin Land 3, 4 , Emmanuel Iwuoha 1
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The development of low‐cost, disposable electrode materials has been at the forefront of sensor technology in recent decades. Paper, offers possibilities for multi‐functional, disposable and economically friendly sensing capabilities and has proved to be a suitable reagent storage and substrate material in paper‐based analytical devices (PADs). In this work, we report a simple inkjet printing procedure on photographic paper for the fabrication of single analyte electrochemical sensors. A three‐electrode system, consisting of a 3 mm diameter working electrode (WE), a counter electrode (CE) and a reference electrode (RE) were prepared by inkjet printing of silver conductive inks for comparison to common commercial screen printed electrode (SPE) brands. In a second step, carbon coating and modification of the working electrode surface with an electrochemically reduced graphene oxide, gold nanoparticle (ERGO‐AuNP) film, to improve electrode sensitivity and selectivity was employed. Improved electron‐transfer kinetics, increased active surface area and enhanced catalytic properties were achieved due to the ERGO‐AuNP layer inclusion. Electrical and topographical characterization of the printed layers was performed in the fabrication process. Printing of Ag−NP ink showed good resistivity (1.8–6.3 Ω) on photographic paper. The prepared printed paper‐based electrodes (PPE) offer a quantitative analysis of Ni(II), based on the accumulation of Ni(dmgH)2 complexes at the modified electrode surface by square‐wave adsorptive cathodic stripping voltammetry (SW‐AdCSV). This study offers the first investigation on the feasibility of adsorptive electrochemical sensing methods at porous cellulose paper‐based substrates. Instrumental parameters including deposition potential and deposition time were optimized for both electrochemical sensors. Improved sensitivities were achieved at the modified integrated electrodes over the unmodified derivate with a limit of detection (LOD) of 32.19 μg L−1 achieved for the ERGO‐AuNP−CC−Ag−PPE. This is well below the EPA and WHO standards of 0.1 mg L−1 or 0.1 ppm for Ni2+ in drinking water.
中文翻译：
石墨烯-AuNP增强型喷墨印刷银纳米颗粒纸电极，用于吸附型阴极溶出伏安法（AdCSV），用于检测镍（II）-二甲基乙二肟[Ni（dmgH2）]配合物。
近几十年来，低成本，一次性电极材料的开发一直处于传感器技术的最前沿。纸为多功能，一次性使用和经济友好的传感功能提供了可能性，并且已证明是纸基分析设备（PAD）中合适的试剂存储和底物材料。在这项工作中，我们报告了在相纸上进行简单的喷墨打印程序，以制造单一分析物电化学传感器。通过喷墨印刷银导电油墨制备了由3毫米直径的工作电极（WE），对电极（CE）和参比电极（RE）组成的三电极系统，以与普通的商业丝网印刷电极（SPE）进行比较）品牌。第二步 碳涂层和使用电化学还原的氧化石墨烯，金纳米颗粒（ERGO-AuNP）膜修饰工作电极表面，以提高电极灵敏度和选择性。由于包含了ERGO-AuNP层，因此改善了电子转移动力学，增加了活性表面积并增强了催化性能。在制造过程中对印刷层进行了电学和形貌表征。Ag-NP油墨的印刷在相纸上显示出良好的电阻率（1.8–6.3Ω）。准备好的印刷纸基电极（PPE）可基于Ni（dmgH）的累积量对Ni（II）进行定量分析 由于包含了ERGO-AuNP层，因此增加了活性表面积并增强了催化性能。在制造过程中对印刷层进行了电学和形貌表征。Ag-NP油墨的印刷在相纸上显示出良好的电阻率（1.8–6.3Ω）。准备好的印刷纸基电极（PPE）可基于Ni（dmgH）的累积量对Ni（II）进行定量分析 由于包含了ERGO-AuNP层，因此增加了活性表面积并增强了催化性能。在制造过程中对印刷层进行了电学和形貌表征。Ag-NP油墨的印刷在相纸上显示出良好的电阻率（1.8–6.3Ω）。准备好的印刷纸基电极（PPE）可基于Ni（dmgH）的累积量对Ni（II）进行定量分析通过方波吸附阴极溶出伏安法（SW‐AdCSV）在修饰的电极表面形成2个配合物。这项研究为多孔纤维素纸基基材上吸附电化学传感方法的可行性提供了首次研究。对两个电化学传感器都优化了包括沉积电位和沉积时间在内的仪器参数。在修饰的集成电极上，与未修饰的衍生物相比，灵敏度得到了提高，对于ERGO-AuNP-CC-Ag-PPE的检测限（LOD）为32.19μgL -1。这远低于EPA和WHO的饮用水中Ni 2+的0.1 mg L -1或0.1 ppm的标准。
更新日期：2020-12-01
中文翻译：
石墨烯-AuNP增强型喷墨印刷银纳米颗粒纸电极，用于吸附型阴极溶出伏安法（AdCSV），用于检测镍（II）-二甲基乙二肟[Ni（dmgH2）]配合物。
近几十年来，低成本，一次性电极材料的开发一直处于传感器技术的最前沿。纸为多功能，一次性使用和经济友好的传感功能提供了可能性，并且已证明是纸基分析设备（PAD）中合适的试剂存储和底物材料。在这项工作中，我们报告了在相纸上进行简单的喷墨打印程序，以制造单一分析物电化学传感器。通过喷墨印刷银导电油墨制备了由3毫米直径的工作电极（WE），对电极（CE）和参比电极（RE）组成的三电极系统，以与普通的商业丝网印刷电极（SPE）进行比较）品牌。第二步 碳涂层和使用电化学还原的氧化石墨烯，金纳米颗粒（ERGO-AuNP）膜修饰工作电极表面，以提高电极灵敏度和选择性。由于包含了ERGO-AuNP层，因此改善了电子转移动力学，增加了活性表面积并增强了催化性能。在制造过程中对印刷层进行了电学和形貌表征。Ag-NP油墨的印刷在相纸上显示出良好的电阻率（1.8–6.3Ω）。准备好的印刷纸基电极（PPE）可基于Ni（dmgH）的累积量对Ni（II）进行定量分析 由于包含了ERGO-AuNP层，因此增加了活性表面积并增强了催化性能。在制造过程中对印刷层进行了电学和形貌表征。Ag-NP油墨的印刷在相纸上显示出良好的电阻率（1.8–6.3Ω）。准备好的印刷纸基电极（PPE）可基于Ni（dmgH）的累积量对Ni（II）进行定量分析 由于包含了ERGO-AuNP层，因此增加了活性表面积并增强了催化性能。在制造过程中对印刷层进行了电学和形貌表征。Ag-NP油墨的印刷在相纸上显示出良好的电阻率（1.8–6.3Ω）。准备好的印刷纸基电极（PPE）可基于Ni（dmgH）的累积量对Ni（II）进行定量分析通过方波吸附阴极溶出伏安法（SW‐AdCSV）在修饰的电极表面形成2个配合物。这项研究为多孔纤维素纸基基材上吸附电化学传感方法的可行性提供了首次研究。对两个电化学传感器都优化了包括沉积电位和沉积时间在内的仪器参数。在修饰的集成电极上，与未修饰的衍生物相比，灵敏度得到了提高，对于ERGO-AuNP-CC-Ag-PPE的检测限（LOD）为32.19μgL -1。这远低于EPA和WHO的饮用水中Ni 2+的0.1 mg L -1或0.1 ppm的标准。
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