Электроосаждение наночастиц серебра для создания электрохимических сенсоров: краткий обзор
П.А. Николайчук
Курганский государственный университет
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.688
Краткий обзор
Аннотация: В настоящем обзоре описываются выполненные за последние два десятка лет исследования, посвящённые электроосаждению наночастиц серебра на поверхности углеродных электродов и их использованию в аналитической химии. Обычно используются графитовые или стеклоуглеродистые электроды (в том числе, полученные методом послойной печати), а электроосаждение выполняется из растворов нитратов калия и серебра в течение нескольких минут. Наночастицы серебра или модифицированные нанокомпозиты, включающие наночастицы серебра, затем закрепляются на поверхности электродов, и полученные электрохимические сенсоры способны определять различные соединения с использованием различных вольтамперометрических методов с прекрасной избирательностью и очень хорошими линейностью и сходимостью. Описанные методы анализа позволяют определять в микрограммовых количествах пероксид водорода, глюкозу, холестерин, метилпаратион, ионы Pb2+, хлорамфеникол и метронидазол, доксорубицин, энтакапон, тирозин и триптофан, ламотриджин, хром (VI), сурьму (III), тринитротолуол, олигонуклеотиды и бактерии синегнойной палочки.
Ключевые слова: наночастицы серебра, стеклоуглеродистый электрод, графитовый электрод, электроосаждение, электроанализ, вольтамперометрия
- Николайчук Павел Анатольевич – доктор естественных наук (Германия), младший научный сотрудник лаборатории «Перспективные материалы для индустрии и биомедицины», Курганский государственный университет
Ссылка на статью:
Николайчук, П.А. Электроосаждение наночастиц серебра для создания электрохимических сенсоров: краткий обзор / П.А. Николайчук // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 688-698. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.688.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Петрий, О.А. Электросинтез наноструктур и наноматериалов / О. А. Петрий // Успехи химии. – 2015. – Т. 84. – Вып. 2. – С. 159-193. DOI: 10.1070/RCR4438.
2. Ivanova, O.S. Size-dependent electrochemical oxidation of silver nanoparticles / O.S. Ivanova, F.P. Zamborini // Journal of the American Chemical Society. – 2010. – Vol. 132. – I. 1. – P. 70-72. DOI: 10.1021/ja908780g.
3. Ng, K.H. Subnanometer silver clusters exhibiting unexpected electrochemical metastability on graphite / K.H. Ng, H. Liu, R.M. Penner // Langmuir. – 2000. – Vol. 16. – I. 8. – P. 4016-4023. DOI: 10.1021/la9914716.
4. Isse, A.A. Silver nanoparticles deposited on glassy carbon. Electrocatalytic activity for reduction of benzyl chloride / A.A. Isse, S. Gottardello, C. Maccato, A. Gennaro // Electrochemistry Communications. – 2006. – Vol. 8. – I. 11. – P. 1707-1712. DOI: 10.1016/j.elecom.2006.08.001.
5. Yang, G.-W. Controllable deposition of Ag nanoparticles on carbon nanotubes as a catalyst for hydrazine oxidation / G.-W. Yang, G.-Y. Gao, C. Wang et al. // Carbon. – 2008. – Vol. 46. – I. 5. – P. 747-752. DOI: 10.1016/j.carbon.2008.01.026.
6. Zhao, S. Hemoglobin/colloidal silver nanoparticles immobilized in titania sol–gel film on glassy carbon electrode: direct electrochemistry and electrocatalysis / S. Zhao, K. Zhang, Y. Sun, C. Sun // Bioelectrochemistry. – 2006. – Vol. 69. – I. 1. – P. 10-15. DOI: 10.1016/j.bioelechem.2005.09.004.
7. Чайка, М.Ю. Электроосаждение частиц серебра на углеродном электроде и их роль в реакции электровосстановления кислорода / М.Ю. Чайка, В. В. Новикова, Т.А. Кравченко, С.П. Стародубова //Конденсированные среды и межфазные границы. – 2012. – Т. 14. – №. 4. – С. 500-507.
8. Hernández-Santos, D. Metal-nanoparticles based electroanalysis / D. Hernández-Santos, M. B. González-García, A. C. García // Electroanalysis. – 2002. – Vol. 14. – I. 18. – P. 1225-1235. DOI: 10.1002/1521-4109(200210)14:18<1225::AID-ELAN1225>3.0.CO;2-Z.
9. Pifferi, V. Characterization of polymer stabilized silver nanoparticles modified glassy carbon electrodes for electroanalytical applications / V. Pifferi, V. Marona, M. Longhi, L. Falciola // Electrochimica Acta. – 2013. – V. 109. – P. 447-453. DOI: 10.1016/j.electacta.2013.07.194.
10. Luo, X. Application of nanoparticles in electrochemical sensors and biosensors / X. Luo, A. Morrin, A.J. Killard, M.R. Smyth // Electroanalysis. – 2006. – Vol. 18. – I. 4. – P. 319-326. DOI: 10.1002/elan.200503415.
11. Merkoçi, A. New materials for electrochemical sensing V: Nanoparticles for DNA labeling / A. Merkoçi, M. Aldavert, S. Marı́n, S.Alegret // TrAC Trends in Analytical Chemistry. – 2005. – V. 24. – I. 4. – P. 341-349. DOI: 10.1016/j.trac.2004.11.007.
12. Chen, H. Self-assembled silver nanoparticle monolayer on glassy carbon: an approach to SERS substrate / H. Chen, Y. Wang, J. Qu, S. Dong // Journal of Raman Spectroscopy. – 2007. – V. 38. – I. 11. – P. 1444-1448. DOI: 10.1002/jrs.1792.
13. Абдугаффарова, К.К. Особенности формирования и роста нитевидных микрокристаллов в процессе электроосаждения серебра / К.К. Абдугаффарова, М.В. Дорогов, Э.Х. Айфантис // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2017. – № 3 (41). – С. 11-16. DOI: 10.18323/2073-5073-2017-3-11-16.
14. Zoval, J.V. Electrochemical deposition of silver nanocrystallites on the atomically smooth graphite basal plane / J.V. Zoval, R.M. Stiger, P.R. Biernacki, R.M. Penner // The Journal of Physical Chemistry. – 1996. – V. 100. – I. 2. – P. 837-844. DOI: 10.1021/jp952291h.
15. Yin, B. Electrochemical synthesis of silver nanoparticles under protection of poly (N-vinylpyrrolidone) / B. Yin, H. Ma, S. Wang, S. Chen // The Journal of Physical Chemistry B. – 2003. – V. 107. – I. 34. – P. 8898-8904. DOI: 10.1021/jp0349031.
16. Yola, M.L. A novel electro analytical nanosensor based on graphene oxide/silver nanoparticles for simultaneous determination of quercetin and morin / M.L. Yola, V.K. Gupta, T. Eren et al. // Electrochimica Acta. – 2014. – V. 120. – P. 204-211. DOI: 10.1016/j.electacta.2013.12.086.
17. Li, M.-G. Preparation of novel mercury-doped silver nanoparticles film glassy carbon electrode and its application for electrochemical biosensor / M.-G. Li, Y.-J. Shang, Y.-C. Gao et al. // Analytical Biochemistry. – 2005. – V. 341. – I. 1. – P. 52-57. DOI: 10.1016/j.ab.2005.02.014.
18. Mazur, M. Electrochemically prepared silver nanoflakes and nanowires / M. Mazur // Electrochemistry Communications. – 2004. – V. 6. – I. 4. – P. 400-403. DOI: 10.1016/j.elecom.2004.02.011.
19. Mohanty, U.S. Electrodeposition: a versatile and inexpensive tool for the synthesis of nanoparticles, nanorods, nanowires, and nanoclusters of metals / U. S. Mohanty // Journal of Applied Electrochemistry. – 2011. – Vol. 41. – I. 3. – P. 257-270. DOI: 10.1007/s10800-010-0234-3.
20. Quinn, B.M. Electrodeposition of noble metal nanoparticles on carbon nanotubes / B.M. Quinn, C. Dekker, S.G. Lemay // Journal of the American Chemical Society. – 2005. – V. 127. – I. 17. – P. 6146-6147. DOI: 10.1021/ja0508828.
21. Afraz, A. Analytical sensing of hydrogen peroxide on Ag nanoparticles–multiwalled carbon nanotube-modified glassy carbon electrode / A. Afraz, A. A. Rafati, A. Hajian // Journal of Solid State Electrochemistry. – 2013. – V. 17. – I. 7. – P. 2017-2025. DOI: 10.1007/s10008-013-2057-8.
22. Raoof, J.B. Electrochemical synthesis of Ag nanoparticles supported on glassy carbon electrode by means of p-isopropyl calix [6] arene matrix and its application for electrocatalytic reduction of H2O2 / J.B. Raoof, R. Ojani, E. Hasheminejad, S. Rashid-Nadimi // Applied Surface Science. – 2012. – V. 258. – I. 7. – P. 2788-2795.
23. Safavi, A. Electrodeposited silver nanoparticles on carbon ionic liquid electrode for electrocatalytic sensing of hydrogen peroxide / A. Safavi, N. Maleki, E. Farjami // Electroanalysis. – 2009. – Vol. 21. – I. 13. – P. 1533-1538. DOI: 10.1002/elan.200804577.
24. Song, Y. The electrodeposition of Ag nanoparticles on a type I collagen-modified glassy carbon electrode and their applications as a hydrogen peroxide sensor / Y. Song, K. Cui, L. Wang, S. Chen // Nanotechnology. – 2009. – Vol. 20. – No. 10. – Art. № 105501. – 8 p. DOI: 10.1088/0957-4484/20/10/105501.
25. Wang, Q. Electrodeposition of silver nanoparticles on a zinc oxide film: improvement of amperometric sensing sensitivity and stability for hydrogen peroxide determination / Q. Wang, J. Zheng // Microchimica Acta. – 2010. – V. 169. – I. 3. – P. 361-365. DOI: 10.1007/s00604-010-0356-7.
26. Welch, C.M. Silver nanoparticle assemblies supported on glassy-carbon electrodes for the electro-analytical detection of hydrogen peroxide / C.M. Welch, C.E. Banks, A.O. Simm, R.G. Compton // Analytical and Bioanalytical Chemistry. – 2005. – V. 382. – I. 1. – P. 12-21. DOI: 10.1007/s00216-005-3205-5.
27. Zhou, Y. Direct electrochemistry of sarcosine oxidase on graphene, chitosan and silver nanoparticles modified glassy carbon electrode and its biosensing for hydrogen peroxide / Y. Zhou, H. Yin, X. Meng et al. // Electrochimica Acta. – 2012. – V. 71. – P. 294-301. DOI: 10.1016/j.electacta.2012.04.014.
28. Wu, S. Electrodeposition of silver–DNA hybrid nanoparticles for electrochemical sensing of hydrogen peroxide and glucose / S. Wu, H. Zhao, H. Ju et al. // Electrochemistry Communications. – 2006. – V. 8. – I. 8. – P. 1197-1203. DOI: 10.1016/j.elecom.2006.05.013.
29. Nantaphol, S. Sensitive and selective electrochemical sensor using silver nanoparticles modified glassy carbon electrode for determination of cholesterol in bovine serum / S. Nantaphol, O. Chailapakul, W. Siangproh // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2015. – V. 207, Part A. – P. 193-198. DOI: 10.1016/j.snb.2014.10.041.
30. Bian, Y. para-Sulfonatocalix [6] arene-modified silver nanoparticles electrodeposited on glassy carbon electrode: preparation and electrochemical sensing of methyl parathion / Y. Bian, C. Li, H. Li // Talanta. – 2010. – V. 81. – I. 3. – P. 1028-1033. DOI: 10.1016/j.talanta.2010.01.054.
31. Sivasubramanian, R. Detection of lead ions in picomolar concentration range using underpotential deposition on silver nanoparticles-deposited glassy carbon electrodes / R. Sivasubramanian, M.V. Sangaranarayanan // Talanta. – 2011. – V. 85. – I. 4. – P. 2142-2147. DOI: 10.1016/j.talanta.2011.07.057.
32. Zhai, H. Simultaneous detection of metronidazole and chloramphenicol by differential pulse stripping voltammetry using a silver nanoparticles/sulfonate functionalized graphene modified glassy carbon electrode / H. Zhai, Z. Liang, Z. Chen et al. // Electrochimica Acta. – 2015. – V. 171. – P. 105-113. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.03.140.
33. Guo, H. Electrodeposition one-step preparation of silver nanoparticles/carbon dots/reduced graphene oxide ternary dendritic nanocomposites for sensitive detection of doxorubicin / H. Guo, H. Jin, R. Gui et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2017. – V. 253. – P. 50-57. DOI: 10.1016/j.snb.2017.06.095.
34. Baghayeri, M. A novel way for detection of antiparkinsonism drug entacapone via electrodeposition of silver nanoparticles/functionalized multi-walled carbon nanotubes as an amperometric sensor / M. Baghayeri, M.B. Tehrani, A. Amiri et al. // Materials Science and Engineering: C. – 2016. – V. 66. – P. 77-83. DOI: 10.1016/j.msec.2016.03.077.
35. Jin, G.P. Preparation of novel arrays silver nanoparticles modified polyrutin coat-paraffin-impregnated graphite electrode for tyrosine and tryptophan's oxidation / G.P. Jin, X. Peng, Q.Z. Chen // Electroanalysis. – 2008. – V. 20. –I. 8. – P. 907-915. DOI: 10.1002/elan.200704084.
36. Calvo, M.E.B. Determination of lamotrigine by adsorptive stripping voltammetry using silver nanoparticle-modified carbon screen-printed electrodes / M.E.B. Calvo, O.D. Renedo, M.J.A. Martínez // Talanta. – 2007. – V. 74. – I. 1. – P. 59-64. DOI: 10.1016/j.talanta.2007.05.026.
37. Domínguez-Renedo, O. Electrochemical determination of chromium (VI) using metallic nanoparticle-modified carbon screen-printed electrodes / O. Domínguez-Renedo, L. Ruiz-Espelt, N. García-Astorgano, M.J. Arcos-Martínez // Talanta. – 2008. – V. 76. – I. 4. – P. 854-858. DOI: 10.1016/j.talanta.2008.04.036.
38. Renedo, O.D. A novel method for the anodic stripping voltammetry determination of Sb (III) using silver nanoparticle-modified screen-printed electrodes / O.D. Renedo, M.J.A. Martínez // Electrochemistry Communications. – 2007. – V. 9. – I. 4. – P. 820-826. DOI: 10.1016/j.elecom.2006.11.016.
39. Zhang, Y. Electrochemical DNA biosensor based on silver nanoparticles/poly (3-(3-pyridyl) acrylic acid)/carbon nanotubes modified electrode / Y. Zhang, K. Zhang, H. Ma // Analytical Biochemistry. – 2009. – V. 387. – I. 1. – P. 13-19. DOI: 10.1016/j.ab.2008.10.043.
40. Roushani, M. A glassy carbon electrode with electrodeposited silver nanoparticles for aptamer based voltammetric determination of trinitrotoluene using riboflavin as a redox probe / M. Roushani, F. Shahdost-Fard // Microchimica Acta. – 2018. – V. 185. – I. 12. – P. 558. DOI: 10.1007/s00604-018-3098-6.
41. Roushani, M. Impedimetric aptasensor for Pseudomonas aeruginosa by using a glassy carbon electrode modified with silver nanoparticles / M. Roushani, M. Sarabaegi, F. Pourahmad // Microchimica Acta. – 2019. – V. 186. – I. 11. – P. 725. DOI: 10.1007/s00604-019-3858-y.