Электрод на основе электрополимеризованного нарингина для вольтамперометрии

Г.К. Зиятдинова, Е.В. Гусс, Э.Н. Якупова, Г.К. Будников

Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

 

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2019.1.5-19

Для цитирования: Зиятдинова Г.К., Гусс Е.В., Якупова Э.Н., Будников Г.К. Электрод на основе электрополимеризованного нарингина для вольтамперометрии // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2019. – Т. 161, кн. 1. – С. 5–19. – doi: 10.26907/2542-064X.2019.1.5-19.

For citation: Ziyatdinova G.K., Guss E.V., Yakupova E.N., Budnikov H.C. An electrode based on electropolymerized naringin for voltammetry. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2019, vol. 161, no. 1, pp. 5–19. doi: 10.26907/2542-064X.2019.1.5-19. (In Russian)

Аннотация

Найдены рабочие условия электрополимеризации нарингина на стеклоуглеродном электроде, модифицированном многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ/СУЭ), методом потенциодинамического электролиза. Оценено влияние концентрации мономера, окна поляризации, скорости сканирования потенциала и числа циклов на электрохимические свойства полинарингин-модифицированного электрода, используя в качестве редокс-стандарта гексацианоферрат(II) ионы. Наилучшие результаты наблюдаются на полимерном покрытии, полученном из 0.20 мМ нарингина 10-кратным циклированием потенциала в диапазоне от 0.2 до 0.8 В при скорости сканирования 75 мВ/с на фоне буферного раствора Бриттона – Робинсона рН 8.0. Поверхность стеклоуглеродного и модифицированных электродов охарактеризована методами сканирующей электронной микроскопии, циклической вольтамперометрии, хроноамперометрии и электрохимического импеданса. Установлено, что полимерное покрытие имеет пористую губчатоподобную структуру. Высокая пористость слоя полинарингина приводит к увеличению эффективной площади поверхности электрода на его основе по сравнению с СУЭ (8.2 ? 0.3 и 12.6 ? 0.6 мм2 для СУЭ и полинарингин/МУНТ/СУЭ соответственно). Данные электрохимического импеданса свидетельствуют об увеличении скорости переноса электрона на полинарингин-модифицированном электроде по сравнению с СУЭ и МУНТ/СУЭ (6.0 ? 0.5 кОм относительно 181 ? 5 и 6.8 ? 0.3 кОм соответственно).

Ключевые слова: химически модифицированные электроды, полимерные пленки, электрополимеризация, нарингин

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 16-03-00507-a).

Литература

  1. Wang J. Analytical electrochemistry. – New Jersey: Wiley-VCH Pub, 2006. – 272 p.

  2. Stradiotto N.R., Yamanaka H., Zanoni M.V.B. Electrochemical sensors: A powerful tool in analytical chemistry // J. Braz. Chem. Soc. – 2003. – V. 14, No 2. – P. 159–173. – doi: 10.1590/S0103-50532003000200003.

  3. Будников Г.К., Евтюгин Г.А., Майстренко В.Н. Модифицированные электроды для вольтамперометрии в химии, биологии и медицине. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. – 416 с.

  4. Ziyatdinova G.K., Budnikov H.C. Carbon nanomaterials and surfactants as electrode surface modifiers in organic electroanalysis. In: Nanoanalytics: Nanoobjects and Nanotechnologies in Analytical Chemistry (Ed. S.N. Shtykov). – Berlin, Boston: De Gruyter, 2018. – P. 223–252. – doi: 10.1515/9783110542011-007.

  5. Lukachova L.V., Shkerin E.A., Puganova E.A., Karyakina E.E., Kiseleva S.G., Orlov A.V., Karpacheva G.P., Karyakin A.A. Electroactivity of chemically synthesized polyaniline in neutral and alkaline aqueous solutions: role of self-doping and external doping // J. Electroanal. Chem. – 2003. – V. 544. – P. 59–63. – doi: 10.1016/S0022-0728(03)00065-2.

  6. Zhou M., Heinze J. Electropolymerization of pyrrole and electrochemical study of polypyrrole: 1. Evidence for structural diversity of polypyrrole // Electrochim. Acta. – 1999. – V. 44, No 11. – §І. 1733–1748. – doi: 10.1016/S0013-4686(98)00293-X.

  7. Thang T.V., Cougnon C. Redox properties and reactivity of a polythiophene-modified electrode in presence of ferrocene in solution or fixed onto the polymer network // J. Electroanal. Chem. – 2011. – V. 657, No 1-2. – §І. 79–83. – doi: 10.1016/j.jelechem.2011.03.016.

  8. Manjunatha J.G., Swamy B.E.K., Deraman M., Mamatha G.P. Simultaneous voltammetric measurement of ascorbic acid and dopamine at poly (vanillin) modified carbon paste electrode: a cyclic voltammetric study // Pharma Chem. – 2012. – V. 4, No 6. – P. 2489–2497.

  9. Tahar N.B., Savall A. Electropolymerization of phenol on a vitreous carbon electrode in alkaline aqueous solution at different temperatures // Electrochim. Acta. – 2009. – V. 55, No 2. – P. 465–469. – doi: 10.1016/j.electacta.2009.08.040.
  10. Samet Y., Kraiem D., Abdelhédi R. Electropolymerization of phenol, o-nitrophenol and o-methoxyphenol on gold and carbon steel materials and their corrosion protection effects // Prog. Org. Coat. – 2010. – V. 69, No 4. – P. 335–343. – doi: 10.1016/j.porgcoat.2010.07.006.
  11. Franco D.L., Afonso A.S., Vieira S.N., Ferreira L.F., Gonçalves R.A., Brito-Madurro A.G., Madurro J.M. Electropolymerization of 3-aminophenol on carbon graphite surface: electric and morphologic properties // Mater. Chem. Phys. – 2008. – V. 107, No 2–3. – P. 404–409. – doi: 10.1016/j.matchemphys.2007.08.006.

  12. Sayyah S.M., El-Rabiey M.M., Abd El-Rehim S.S., Azooz R.E. Electropolymerization kinetics of o-aminophenol and characterization of the obtained polymer films // J. Appl. Polym. Sci. – 2006. – V. 99, No 6. – P. 3093–3109. – doi: 10.1002/app.22915.

  13. Pontie M., Bedioui F., Devynck J. New composite modified carbon microfibers for sensitive and selective determination of physiologically relevant concentrations of nitric oxide in solution // Electroanalysis. – 1999. – V. 11, No 12. – P. 845–850. – doi: 10.1002/(SICI)1521-4109(199908)11%3A12<845%3A%3AAID-ELAN845>3.0.CO%3B2-D.

  14. Adenier A., Chehimi M.M., Gallardo I., Pinson J., VilЁ? N. Electrochemical oxidation of aliphatic amines and their attachment to carbon and metal surfaces // Langmuir. – 2004. – V. 20, No 19. – P. 8243–8253. – doi: 10.1021/la049194c.

  15. Ciszewski A., Milczarek G. Polyeugenol-modified platinum electrode for selective detection of dopamine in the presence of ascorbic acid // Anal. Chem. – 1999. – V. 71, No 5. – P. 1055–1061. – doi: 10.1021/ac9808223.

  16. Ciszewski A., Milczarek G. Preparation and general properties of chemically modified electrodes based on electrosynthesized thin polymeric films derived from eugenol //  Electroanalysis. – 2001. – V. 13, No 10. – P. 860–867. – doi: 10.1002/1521-4109(200106)13:10<860::AID-ELAN860>3.0.CO;2-R.

  17. Okumura L.L., Stradiotto N.R., Rees N.V., Compton R.G. Modifying glassy carbon (GC) electrodes to confer selectivity for the voltammetric detection of L-cysteine in the presence of DL-homocysteine and glutathione // Electroanalysis. – 2008. – V. 20, No 8. – P. 916–918. – doi: 10.1002/elan.200704151.

  18. Paul D.W., Prajapati I., Reed M.L. Electropolymerized eugenol: Evaluation as a protective film for oxygen sensing // Sens. Actuators, B. – 2013. – V. 183. – P. 129–135. – doi: 10.1016/j.snb.2013.03.090.

  19. Ziyatdinova G., Kozlova E., Budnikov H. Electropolymerized eugenol-MWNT-based electrode for voltammetric evaluation of wine antioxidant capacity // Electroanalysis. – 2015. – V. 27, No 7. – P. 1660–1668. – doi: 10.1002/elan.201400712.

  20. Ziyatdinova G., Kozlova E., Budnikov H. Polyquercetin/MWNT-modified electrode for the determination of natural phenolic antioxidants // Electroanalysis. – 2017. – V. 29. – No 11. – P. 2610–2619. – doi: 10.1002/elan.201700440.

  21. Oztekin Y., Yazicigil Z., Ramanaviciene A., Ramanavicius A. Square wave voltammetry based on determination of copper(II) ions by polyluteolin- and polykaempferol-modified electro­des // Sens. Actuators, B. – 2011. – V. 152. – P. 37–48. – doi: 10.1016/j.talanta.2011.05.005.

  22. Abdel-Hamid R., Newair E.F. Voltammetric determination of polyphenolic content in pomegranate juice using a poly (gallic acid)/multiwalled carbon nanotube modified electrode // Beilstein J. Nanotechnol. – 2016. – V. 7. – P. 1104–1112. – doi: 10.3762/bjnano.7.103.

  23. Ziyatdinova G., Kozlova E., Budnikov H. Poly(gallic acid)/MWNT-modified electrode for the selective and sensitive voltammetric determination of quercetin in medicinal herbs // J. Electroanal. Chem. – 2018. – V. 821. – P. 73–81. – doi: 10.1016/j.jelechem.2017.12.071.

  24. Lee P.T., Compton R.G. Electrochemical detection of NADH, cysteine, or glutathione using a caffeic acid modified glassy carbon electrode // Electroanalysis. – 2013. – V. 25, No 7. – P. 1613–1620. – doi: 10.1002/elan.201300145.

  25. Ziyatdinova G., Kozlova E., Budnikov H. Selective electrochemical sensor based on the electropolymerized p-coumaric acid for the direct determination of L-cysteine // Electrochim. Acta. – 2018. – V. 270. – P. 369–377. – doi: 10.1016/j.electacta.2018.03.102.

  26. González E.A., Nazareno M.A., Borsarelli C.D. Enthalpy–entropy compensation effect in the chalcone formation from naringin in water-ethanol mixtures // J. Chem. Soc. Perkin Trans. – 2002. – V. 2, No 12. – P. 2052–2056. – doi: 10.1039/B207663B.

  27. Enache T.A., Oliveira-Brett A.M. Phenol and para-substituted phenols electrochemical oxidation pathways // J. Electroanal. Chem. – 2011. – V. 655, No 1. – P. 9–16. – doi: 10.1016/j.jelechem.2011.02.022.

  28. Popa O.M., Diculescu V.C. Electrochemical behaviour of isoflavones genistein and biochanin A at a glassy carbon electrode // Electroanalysis. – 2013. – V. 25, No 5. – P. 1201–1208. – doi: 10.1002/elan.201200657.

  29. Sayyah S.M., Khaliel A.B., Azooz R.E., Mohamed F. Electropolymerization of some ortho-substituted phenol derivatives on Pt-electrode from aqueous acidic solution; kinetics, mechanism, electrochemical studies and characterization of the polymer obtained // Electropolymerization / Ed. E. Schab-Balcerzak. – In TechOpen, 2011. – P. 21–52. – doi: 10.5772/34357.

  30. Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical methods: fundamentals and applications. – N. Y.: John Wiley & Sons, 2001. – 864 p.

  31. Lasia A. Electrochemical impedance spectroscopy and its applications // Modern aspects of electrochemistry. V. 32. / Eds. B.E. Conway, J.O'M. Bockris, R.E. White. – N. Y.: Kluwer Acad. Publ., 2002. – P. 143–248. – doi: 10.1007/0-306-46916-2_2.

Поступила в редакцию

11.09.18

 

Зиятдинова Гузель Камилевна, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Ziyatdinovag@mail.ru

Гусс Екатерина Валерьевна, аспирант кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Kozlova.Ekaterina1992@mail.ru

Якупова Эльвира Наилевна, студент кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Yakupova.Elvira1996@mail.ru

Будников Герман Константинович, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Herman.Budnikov@kpfu.ru

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.