히드라진 전기화학 센서로서 삼금속 스피넬 ZnMnFeO4/CoMnFeO4 나노입자에 의한 불소 도핑 산화주석(FTO)의 향상된 전기촉매 활성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12188(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구에서는 열수 방법을 사용하여 ZnMnFeO4 및 CoMnFeO4 삼중 금속 스피넬 산화물 나노입자(NP)를 제공했습니다. 나노입자는 X선 회절(XRD), 전계 방출 주사 전자 현미경(FESEM), 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR), 에너지 분산 X선 분광법(EDX), 투과 전자 현미경(TEM) 및 전기화학 기술. ZnMnFeO4/CoMnFeO4/FTO를 기반으로 하는 신뢰할 수 있고 재현 가능한 전기화학 센서는 DPV 기술을 통해 히드라진을 신속하게 검출하고 고감도로 측정하기 위해 제작되었습니다. 수정된 전극은 노출된 전극과 달리 산화 피크 전류가 급격히 증가하고 산화 전위가 감소하는 것으로 관찰됩니다. 순환전압전류법은 제안된 히드라진 산화 센서가 높은 전기촉매 활성과 우수한 감도를 나타냄을 보여주었다. 최적의 실험 조건에서 DPV 방법을 사용하여 검량선을 작성하였고, 검출 한계 0.82 ± 0.09 μM에서 1.23 x 10-6 M ~ 1.8 x 10-4 M의 선형 범위를 얻었습니다. 얻은 결과는 ZnMnFeO4/CoMnFeO4/FTO 나노 센서가 히드라진 측정에서 우수한 안정성, 재현성 및 반복성을 나타냄을 나타냅니다. 또한, 제안된 센서는 다양한 담배 샘플에서 히드라진을 확인하는데 효율적으로 활용되었습니다.

금속 산화물 나노입자의 응용은 최근 광촉매 및 센서 응용 분야에서 크게 성장했습니다1. 게다가, 이들 물질의 높은 촉매 작용, 저렴함, 화학적 안정성을 고려하여 에너지 분야에서 이들 물질의 많은 응용이 개발되었습니다. 전이금속 산화물 나노입자는 모양, 크기 및 면적으로 인해 뛰어난 광촉매 및 전기적 특성을 나타냅니다3,4. 스피넬 산화물은 충전식 슈퍼커패시터 및 배터리의 전극으로 사용되는 Fe3O45 및 MgFe2O46과 같은 구조에 하나 이상의 전이 금속을 포함하는 물질입니다.

최근 발견에 따르면 삼금속 스피넬 산화물은 리튬 이온 배터리의 전극 재료로 사용될 때 단일 금속 및 이중 금속 산화물에 비해 향상된 특성을 나타냅니다. Lavela와 동료들은 역미셀 기술을 활용하여 NiFeMnO4를 합성했으며 연구에서 보고된 바와 같이 약 900mAh/g의 상당한 용량을 달성했습니다9. Stefanet al. CoMnFeO4 나노입자를 합성하고 다른 여러 이원 산화물에 비해 우수한 전기화학적 성능을 보고했습니다. 기본 원리 또는 일련의 원리를 바탕으로 다음과 같이 설명합니다. Co, Fe 및 Mn 금속으로 구성된 삼금속 산화물은 고성능 AOP(Advanced Oxidation Process) 시스템 개발을 위한 잠재적으로 효과적인 촉매로 확인되었습니다. , 앞서 언급한 바와 같이. 반대로, Fe 산화물 성분을 포함하면 촉매에 탁월한 자기 특성을 부여하여 재활용이 용이해집니다. 이러한 구조 중에서 CoMnFe2O4와 같은 삼금속 스피넬 산화물은 실제로 간단한 합성 및 형태를 가질 가능성이 있고12 전기화학 센서의 반응이 형태 및 크기에 크게 의존한다는 사실에도 불구하고 무시되었습니다. 전기촉매 입자와 변형된 전극의 유효 면적을 통해 이러한 물질은 흥미롭고 효율적인 촉매로 간주될 수 있습니다.

본 연구에서는 히드라진 측정용 개질제인 CoMnFeO4 및 ZnMnFeO4 NP를 열수 기술을 통해 합성하고 FTO 유리 위에 증착했습니다. CoMnFeO4의 이온 구성은 (Fe3+Co2+)[Fe3+Mn3+Mn4+Co2+]O42-가 존재하는 CoMnFe2O4의 이온 구성과 유사합니다. 괄호와 괄호는 각각 사면체(A 사이트)와 팔면체(B 사이트)를 나타내고 O는 산소를 나타냅니다. 이 정보는 Ref.12에 보고되었습니다: