KR102075700B1 - Reduced graphene oxide sensor coated with polydiaminobenzene thin film and electrochemical determination of nitrite using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리디아미노벤젠 박막이 도포된 환원된 산화그래핀 센서 및 이를 이용한 아질산염의 전기화학적 검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리디아미노벤젠(p-DAB) 박막이 도포된 환원된 산화그래핀 센서는 환원된 산화그래핀(ERGO) 개질 유리질 탄소전극 상에 p-DAB 필름을 형성함으로써 보다 더 높은 아질산염에 대한 반응성을 나타내며, 특히 민감성 및 선택성이 우수하여 다른 방해이온이 있더라도 민감하게 아질산염을 검출할 수 있고, 검출한계가 30 nM로서 우수한 아질산염 검출성능을 나타냄에 따라 음료수 또는 수돗물과 같은 물 시료 중 아질산염 이온을 보다 효과적으로 검출할 수 있다.The present invention relates to a reduced graphene oxide sensor coated with a polydiaminobenzene thin film and an electrochemical detection method of nitrite using the same, and more particularly, a reduced oxidation coated with a polydiaminobenzene (p-DAB) thin film. Graphene sensors exhibit higher reactivity to nitrite by forming p-DAB films on reduced graphene oxide (ERGO) -modified glassy carbon electrodes, and are particularly sensitive and nitrite sensitive to other interference ions due to their high sensitivity and selectivity. As the detection limit is 30 nM and shows excellent nitrite detection performance, it is possible to more effectively detect nitrite ions in water samples such as drinking water or tap water.

Description

폴리디아미노벤젠 박막이 도포된 환원된 산화그래핀 센서 및 이를 이용한 아질산염의 전기화학적 검출방법{Reduced graphene oxide sensor coated with polydiaminobenzene thin film and electrochemical determination of nitrite using the same}Reduced graphene oxide sensor coated with polydiaminobenzene thin film and electrochemical determination of nitrite using the same}

본 발명은 폴리디아미노벤젠 박막이 도포된 환원된 산화그래핀 센서 및 이를 이용한 물 시료에서의 아질산염의 전기화학적 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reduced graphene oxide sensor coated with a polydiaminobenzene thin film and an electrochemical detection method of nitrite in a water sample using the same.

아질산염 이온은 중요한 환경 보전 및 인류발생학적 활동에서 중요한 역할을 하므로 주목받는 물질이며, 주로 세제, 부식 억제제, 비료, 산업폐수 등에서 주로 발견된다. 아질산염 이온은 헤모글로빈을 메트헤모글로빈으로 산화시켜 혈액의 산소 운반능력을 감소시킨다. 인체 내 낮은 수준의 산소농도는 청색아증후군을 야기하여 사망에 이르게 한다. 또 아질산염은 제2급 아민과 아마이드와 반응하여 N-니트로사민 유도체를 형성하여 위암을 야기한다. Nitrite ions are of interest because they play an important role in important environmental conservation and anthropogenic activities, and are mainly found in detergents, corrosion inhibitors, fertilizers and industrial wastewater. Nitrite ions oxidize hemoglobin to methemoglobin, reducing the oxygen-carrying capacity of the blood. Low levels of oxygen in the human body cause blue child syndrome, leading to death. Nitrite also reacts with secondary amines and amides to form N-nitrosamine derivatives, causing gastric cancer.

세계보건기구(WHO)는 음료수에서의 아질산염 이온의 최대 허용가능량을 50 mg/L로 규정하고 있다. 음료수에서 아질산염의 오염은 많은 의료문제를 야기하여 자궁 내 성장 제한, 자연유산 및 중추신경계에서 출생 결함과 같은 문제를 야기한다. 따라서 아질산염의 정확한 검출은 매우 중요하다.The World Health Organization (WHO) defines a maximum allowable amount of nitrite ions in drinking water of 50 mg / L. Contamination of nitrites in drinking water causes many medical problems, leading to problems such as intrauterine growth limitations, natural heritage and birth defects in the central nervous system. Therefore, accurate detection of nitrite is very important.

아질산염 농도의 분석을 위해 여러 가지 방법들, 예를 들면, 크로마토크래피, 모세관 전기영동법, 분광분석법, 순환전압전류법 등의 방법이 알려져 있다. 이러한 방법들 중에서 전기화학적 방법은 보다 싸고 신속하며 정확하고 준비가 간단해도 되므로 다른 방법에 비해 장점이 있다. Various methods for the analysis of nitrite concentrations are known, for example, chromatography, capillary electrophoresis, spectroscopic analysis, cyclic voltammetry and the like. Among these methods, electrochemical methods have advantages over other methods because they can be cheaper, faster, more accurate and simpler to prepare.

아질산염의 전기화학적 검출은 환원 또는 산화에 의해 수행되며, 아질산염의 산화적 검출은 질산염과 분자상 산소 등과 같은 방해요인 없이 할 수 있어 보다 선호되고 있다. 순수 전극 상에서의 아질산염 농도의 측정은 높은 과전위 또는 산화중 형성된 종에 의해 전극이 피독되는 단점을 가지고 있는데, 이것들은 전극의 민감도와 정확도를 감소시킬 수 있다. 따라서 낮은 과전위에서 아질산염 이온을 산화시킬 수 있는 적절한 소재로 전극을 개질하는 것이 매우 중요하다. Electrochemical detection of nitrite is carried out by reduction or oxidation, and oxidative detection of nitrite is preferred because it can be performed without interference such as nitrate and molecular oxygen. The measurement of nitrite concentrations on pure electrodes has the disadvantage that the electrodes are poisoned by species formed during high overpotential or oxidation, which can reduce the sensitivity and accuracy of the electrodes. Therefore, it is very important to modify the electrode with a suitable material capable of oxidizing nitrite ions at low overpotentials.

아질산염의 산화를 위해, 세틸트리메틸암모늄브로마이드(CTAB)으로 기능화된 산화그래핀/다중벽 탄소나노튜브 복합체로 개질된 전극, TiO2로 기능화된 그래핀 나노시트에 담지된 Ag 촉매개질 전극, Ag 나노입자가 도포된 다중벽 탄소 나노튜브로 개질된 전극, 금 나노입자가 도포된 페로센-덴드리머 필름으로 개질된 전극, 그래핀/폴리피롤/키토산 나노복합체로 개질된 유리질 탄소전극, 사이토크롬c가 고정화된 폴리-3-메틸티오펜/다중벽 탄소 나노튜브 혼성체로 개질된 전극 등이 사용되고 있다.For oxidation of nitrite, electrode modified with graphene oxide / multi-walled carbon nanotube composite functionalized with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), Ag catalytic modified electrode supported on graphene nanosheet functionalized with TiO 2 , Ag nano Electrode modified with multi-walled carbon nanotubes coated with particles, Electrode modified with ferrocene-dendrimer film coated with gold nanoparticles, Glassy carbon electrode modified with graphene / polypyrrole / chitosan nanocomposites, Cytochrome c immobilized Electrodes modified with poly-3-methylthiophene / multi-walled carbon nanotube hybrids and the like are used.

한편, 이러한 전극들은 비싼 소재의 사용, 더 높은 작동 전위, 좁은 범위의 측정 등과 같은 단점이 있기 때문에, 일반적인 방해물의 존재 하에서도 보다 민감하고 선택성이 높은 아질산염 검출용 전극 및 검출 방법의 개발이 여전히 필요한 실정이다.On the other hand, these electrodes have disadvantages such as the use of expensive materials, higher operating potential, narrow range of measurement, etc., and therefore, there is still a need for the development of more sensitive and selective nitrite detection electrodes and detection methods in the presence of general obstacles. It is true.

대한민국 등록특허 제10-0461921호 (2004.12.06)Republic of Korea Patent No. 10-0461921 (2004.12.06)

본 발명의 목적은 물 시료에 존재하는 아질산염 이온을 민감하면서도 높은 선택성으로 검출할 수 있는 센서 및 이를 이용한 아질산염 이온 검출방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a sensor capable of detecting sensitive nitrite ions present in a water sample with high sensitivity and a nitrite ion detection method using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극; 및 상기 환원된 산화그래핀 상에 도포된 폴리디아미노벤젠 박막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 아질산염 검출용 센서를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is an electrode modified with reduced graphene oxide; And a polydiaminobenzene thin film coated on the reduced graphene oxide.

또한, 본 발명은 산화그래핀(GO)을 전극 상에 드롭캐스팅하는 단계(제1단계); 산화그래핀으로 개질된 전극을 전기화학적으로 환원시키는 단계(제2단계); 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 상에 디아미노벤젠을 첨가하고 전위 주사(scan)를 수행하여 전극 상에 폴리디아미노벤젠을 형성시키는 단계(제3단계)를 포함하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of drop-casting the graphene oxide (GO) on the electrode (first step); Electrochemically reducing the electrode modified with graphene oxide (second step); Preparation of a nitrite detection sensor comprising the step of adding diaminobenzene on the electrode modified with reduced graphene oxide and performing a potential scan to form polydiaminobenzene on the electrode (third step) Provide a method.

또한 본 발명은 상기 아질산염 검출용 센서를 이용한 아질산염 검출방법을 제공한다.The present invention also provides a nitrite detection method using the nitrite detection sensor.

본 발명에 따른 폴리디아미노벤젠(p-DAB) 박막이 도포된 환원된 산화그래핀 센서는 환원된 산화그래핀(ERGO) 개질 유리질 탄소전극 상에 p-DAB 필름을 형성함으로써 보다 더 높은 아질산염에 대한 반응성을 나타내며, 특히 민감성 및 선택성이 우수하여 다른 방해이온이 있더라도 민감하게 아질산염을 검출할 수 있고, 검출 한계가 30 nM로서 우수한 아질산염 검출성능을 나타냄에 따라 음료수 또는 수돗물과 같은 물 시료 중 아질산염이온을 보다 효과적으로 검출할 수 있다.The reduced graphene oxide sensor coated with a polydiaminobenzene (p-DAB) thin film according to the present invention has a higher nitrite by forming a p-DAB film on a reduced graphene oxide (ERGO) modified glassy carbon electrode. Nitrite ions in water samples, such as drinking water or tap water, can be detected as the sensitivity and selectivity are particularly excellent, so that nitrite can be detected sensitively even if there are other interfering ions, and the detection limit is 30 nM. Can be detected more effectively.

도 1은 본 발명에 따른 폴리디아미노벤젠(p-DAB) 박막이 도포된 환원된 산화그래핀 센서의 개념도를 나타낸 것이고,
도 2는 유리질 탄소전극(GCE) 상 GO의 전기화학적 환원에 대한 CV 결과를 나타낸 것이고,
도 3A는 순수 전극 GC 전극 상에서 pDAB 필름 (15 사이클)의 전위동력적 형성을 나타낸 것이고(붉은 선: 1-4번째 사이클, 초록 선: 5-14번째 사이클, 검은 선: 15번째 사이클), 도 3B는 ERGO-개질 전극 상에서 pDAB 필름 (15 사이클)의 전위동력적 형성을 나타낸 것이고,
도 4는 GO, ERGO, p-DAB@GC 및 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 판의 SEM 이미지를 나타낸 것이고(A: GO/GC, B: ERGO/GC, C: p-DAB@GC, D: 고배율 p-DAB@GC, E: p-DAB@ERGO/GC, F: 고배율 p-DAB@ERGO/GC 판),
도 5A는 GO/GC(a), ERGO/GC(b) 및 p-DAB@ERGO/GC(c) 판의 XPS 스펙트럼을 나타낸 것이고,
도 5B는 p-DAB@ERGO/GC 판의 N 1s에 대한 확장 스펙트럼 결과이고,
도 6은 GO/GC 및 ERGO/GC 판의 라만분석 결과이고,
도 7은 순수 GC(a), p-DAB@GC(b) 및 p-DAB@ERGO/GC(c) 필름-개질 전극의 EIS분석 결과이고,
도 8은 아질산염 분석을 위한 순수 GC(a), p-DAB@GC(b), 및 p-DAB@ERGO/GC(c) 필름-개질 전극의 CV를 나타낸 것이고,
도 9는 0.2 M 인산염완충용액(phosphate buffer, PB)(pH 7.2) 용액 중 7 μM 아질산염 농도에서 p-DAB@ERGO/GC(c) 필름-개질 전극을 이용한 미분펄스전압전류법(DPV) 결과를 나타낸 것이고,
도 10A는 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극 상에서 아질산염을 분석하기 위해 +0.76 V의 적용전위 하의 0.2 M PB(pH 7.2) 전해액 용액 내에서 아질산염을 60초 정기 간격으로 첨가하여 (매번 7 μM의 농도 증가) 얻은 전류측정 i-t 곡선을 나타낸 것이고, 도 10B는 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극 상에서 아질산염 분석을 위해+0.76 V의 적용전위 하의 0.2 M PB(pH 7.2) 전해액 용액에서 다양한 농도의 아질산염을 60초의 정기 간격으로 첨가하여 (농도 증가 (a) 7, (b) 10, (c) 20, (d) 30, (e) 40, (f) 50, (g) 60, (h) 70, (i) 80, (j) 90, (k) 100, (l) 200, (m) 500, (n) 1000, (o) 2000, (p) 3000, (q) 4000, (r) 5000, (s) 7000, (t) 10,000 및 (u) 20,000 μM) 얻은 전류측정 i-t 곡선을 나타낸 것이고,
도 11은 0.2 M PB(pH 7.2) 전해액 용액 내에서 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극의 아질산염 검출에 대한 방해효과를 확인하기 위한 전류측정 i-t 곡선을 나타낸 것이고(a: 아질산염 10 μM, 그리고 b: 아질산염 + NO3 -, c: 아질산염 + HCO3 2 -, d: 아질산염 + SO4 2-, e: 아질산염 + NaOH, f: 아질산염 + SO3 2-, g: 아질산염 + CO3 2-은 각각 1 mM),
도 12는 0.2 M PB(pH 7.2) 전해액 용액 내의 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극에서 (a) 물 시료와 상용 아질산염을 이용한 스파이크((b) 10 μM, (c) 30 μM NO2 -) 후에 얻어진 DPV를 나타낸 것이다.
1 is a conceptual diagram of a reduced graphene oxide sensor coated with a polydiaminobenzene (p-DAB) thin film according to the present invention,
Figure 2 shows the CV results for the electrochemical reduction of GO on the glassy carbon electrode (GCE),
FIG. 3A shows the potentiodynamic formation of a pDAB film (15 cycles) on a pure electrode GC electrode (red line: 1-4th cycle, green line: 5-14th cycle, black line: 15th cycle), FIG. 3B shows the potentiodynamic formation of the pDAB film (15 cycles) on the ERGO-modified electrode,
4 shows SEM images of GO, ERGO, p-DABDAGC and p-DAB @ ERGO / GC film-modified plates (A: GO / GC, B: ERGO / GC, C: p-DAB @ GC) , D: high magnification p-DAB @ GC, E: p-DAB @ ERGO / GC, F: high magnification p-DAB @ ERGO / GC plate),
5A shows the XPS spectra of GO / GC (a), ERGO / GC (b) and p-DAB @ ERGO / GC (c) plates,
5B is an extended spectral result for N 1s of the p-DAB @ ERGO / GC plate,
6 shows Raman analysis results of GO / GC and ERGO / GC plates,
FIG. 7 shows EIS analysis results of pure GC (a), p-DAB @ GC (b) and p-DAB @ ERGO / GC (c) film-modified electrodes,
8 shows the CVs of pure GC (a), p-DABDAGC (b), and p-DAB @ ERGO / GC (c) film-modified electrodes for nitrite analysis,
9 shows differential pulse voltammetry (DPV) using p-DABDAERGO / GC (c) film-modified electrode at 7 μM nitrite concentration in 0.2 M phosphate buffer (PB) (pH 7.2) solution. To represent
Figure 10A shows the addition of nitrite at regular intervals of 60 seconds in a 0.2 M PB (pH 7.2) electrolyte solution at +0.76 V application potential to analyze nitrite on p-DAB®ERGO / GC film-modified electrodes (each time 7 Increasing concentration of μM) shows the amperometric it curve obtained, FIG. 10B in 0.2 M PB (pH 7.2) electrolyte solution under application potential of +0.76 V for nitrite analysis on p-DAB @ ERGO / GC film-modified electrode Various concentrations of nitrite are added at regular intervals of 60 seconds (increasing concentrations (a) 7, (b) 10, (c) 20, (d) 30, (e) 40, (f) 50, (g) 60, (h) 70, (i) 80, (j) 90, (k) 100, (l) 200, (m) 500, (n) 1000, (o) 2000, (p) 3000, (q) 4000, (r) 5000, (s) 7000, (t) 10,000, and (u) 20,000 μM) obtained amperometric it curves,
FIG. 11 shows a current measurement it curve for confirming the interference effect of nitrite detection of p-DABDAERGO / GC film-modified electrode in a 0.2 M PB pH 7.2 solution (a: nitrite 10 μM, and b: nitrite + NO 3 -, c: nitrite + HCO 3 2 -, d: nitrite + SO 4 2-, e: nitrite + NaOH, f: nitrite + SO 3 2-, g: nitrite + CO 3 2- Is 1 mM each),
FIG. 12 shows spikes with (a) water samples and commercial nitrite ((b) 10 μM, (c) 30 μM NO 2 at p-DAB®ERGO / GC film-modified electrode in 0.2 M PB pH 7.2 electrolyte solution. - ) Shows DPV obtained after

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 발명자들은 아질산염 검출에 보다 유용한 전기화학적 검출 센서에 대한 연구개발을 하던 중, 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 상에 폴리디아미노벤젠 박막을 형성함으로써 보다 더 높은 아질산염에 대한 반응성을 나타내며, 특히 민감성 및 선택성이 우수하여 다른 방해이온이 있더라도 민감하게 아질산염을 검출할 수 있고, 검출 한계가 30 nM로서 우수한 아질산염 검출성능을 나타내는 것을 밝혀내어 본 발명을 완성한 것이다.The inventors of the present invention showed higher reactivity to nitrite by forming a polydiaminobenzene thin film on the electrode modified with reduced graphene oxide while researching and developing an electrochemical detection sensor which is more useful for nitrite detection. In particular, the present invention has been found to be able to detect nitrite sensitively even with other interfering ions because of its excellent sensitivity and selectivity, and has a detection limit of 30 nM, which shows excellent nitrite detection performance.

본 발명은 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극; 및 상기 환원된 산화그래핀 상에 도포된 폴리디아미노벤젠 박막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 아질산염 검출용 센서를 제공한다.The present invention is an electrode modified with reduced graphene oxide; And a polydiaminobenzene thin film coated on the reduced graphene oxide.

상기 전극은 유리질 탄소전극일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The electrode may be a glassy carbon electrode, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 산화그래핀을 전극 상에 드롭캐스팅하는 단계(제1단계); 산화그래핀으로 개질된 전극을 전기화학적으로 환원시키는 단계(제2단계); 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 상에 디아미노벤젠을 첨가하고 전위 주사를 수행하여 전극 상에 폴리디아미노벤젠을 형성시키는 단계(제3단계)를 포함하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of drop-casting the graphene oxide on the electrode (first step); Electrochemically reducing the electrode modified with graphene oxide (second step); It provides a method for manufacturing a nitrite detection sensor comprising the step (third step) of forming a polydiaminobenzene on the electrode by adding diamino benzene on the electrode modified with reduced graphene oxide and performing a potential scan do.

상기 제2단계는 산화그래핀으로 개질된 전극을 20 ~ 100 mV/s의 스캔속도 및 0 ~ ―2.0 V의 전위에서 5 ~ 50 사이클 동안 전기화학적으로 환원시키는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나면 환원이 충분히 이루어지지 않거나 환원이 너무 진행되어 디아미노벤젠이 잘 부착되지 못하는 문제가 야기될 수 있다.In the second step, it is preferable to reduce the electrochemically modified electrode with graphene oxide for 5 to 50 cycles at a scan rate of 20 to 100 mV / s and a potential of 0 to -2.0 V. The reduction may not be sufficient or the reduction may proceed too much, which may cause a problem that the diaminobenzene is not well attached.

상기 제3단계는 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 상에 디아미노벤젠을 첨가하고 20 ~ 100 mV/s의 스캔속도 및 -0.5 ~ 2.0 V의 전위에서 5 ~ 50 사이클 동안 전위 주사를 수행하여 전극 상에 폴리디아미노벤젠을 형성시키는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나면 디아미노벤젠이 잘 부착되지 않거나 폴리디아미노벤젠이 잘 형성되지 않는 문제가 야기될 수 있다.In the third step, diaminobenzene is added on the electrode modified with reduced graphene oxide, and potential scanning is performed for 5 to 50 cycles at a scan rate of 20 to 100 mV / s and a potential of -0.5 to 2.0 V. It is preferable to form polydiaminobenzene on the electrode, and beyond this range, problems may occur that the diaminobenzene does not adhere well or the polydiaminobenzene does not form well.

상기 전극은 유리질 탄소 전극일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The electrode may be a glassy carbon electrode, but is not limited thereto.

본 발명에서는 상기 제1단계 이전에, 전극을 세정하는 단계; 또는 산화그래핀을 나피온 용액을 함유한 에탄올에 혼합하고 초음파 처리하여 균질 현탁액을 준비하는 단계 중 하나 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.In the present invention, before the first step, the step of cleaning the electrode; Alternatively, the method may further include one or more of the steps of preparing a homogeneous suspension by mixing graphene oxide with ethanol containing Nafion solution and sonicating.

보다 바람직하게는, 본 발명은 전극을 세정하는 단계; 또는 산화그래핀을 나피온 용액을 함유한 에탄올에 혼합하고 초음파 처리하여 균질 현탁액을 준비하는 단계; 산화그래핀을 전극 상에 드롭캐스팅하는 단계; 산화그래핀으로 개질된 전극을 전기화학적으로 환원시키는 단계; 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 상에 디아미노벤젠을 첨가하고 전위 주사를 수행하여 전극 상에 폴리디아미노벤젠을 형성시키는 단계를 포함하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법을 제공한다.More preferably, the present invention comprises the steps of cleaning the electrode; Or mixing graphene oxide with ethanol containing a Nafion solution and sonicating to prepare a homogeneous suspension; Dropcasting graphene oxide onto the electrode; Electrochemically reducing the electrode modified with graphene oxide; It provides a method for producing a nitrite detection sensor comprising the step of adding diaminobenzene on the electrode modified with reduced graphene oxide and performing a potential scan to form a polydiaminobenzene on the electrode.

또한, 본 발명은 물 시료의 pH를 7.0 내지 7.4로 조정하는 단계; 상기 pH가 조정된 물 시료를 청구항 1에 따른 아질산염 검출용 센서에 넣고 분석하는 단계를 포함하는 아질산염 검출방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of adjusting the pH of the water sample to 7.0 to 7.4; It provides a nitrite detection method comprising the step of analyzing the pH adjusted water sample in the nitrite detection sensor according to claim 1.

상기 물 시료의 pH는 7.2인 것이 보다 바람직하다.The pH of the water sample is more preferably 7.2.

상기 물 시료는 음료수, 수돗물 또는 호수물에서 선택될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The water sample may be selected from beverages, tap water or lake water, but is not limited thereto.

상기 분석은 미분펄스전압전류법(DPV)으로 수행하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The analysis is preferably performed by differential pulse voltammetry (DPV), but is not limited thereto.

이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited by these examples.

<< 실시예Example 1>  1> 폴리디아미노벤젠Polydiaminobenzene 박막(p-DAB)이 도포된 전기화학적으로 환원된  Electrochemically reduced thin film (p-DAB) 산화그래핀Graphene oxide (ERGO) 센서 제작(ERGO) sensor production

산화그래핀(GO)은 종래 알려진 개량된 Hummers 방법을 이용하여 흑연분말로부터 합성하였다. 도 1은 ERGO-개질 유리질 탄소(GC)전극 상에 p-DAB를 형성시키는 방법에 대한 개념도를 나타낸다.Graphene oxide (GO) was synthesized from graphite powder using a conventionally known improved Hummers method. 1 shows a conceptual diagram of a method for forming p-DAB on an ERGO-modified glassy carbon (GC) electrode.

즉, 유리질 탄소전극(GCE)은 에머리지(emery paper)로 닦은 후 0.5 및 0.05 ㎛ 알루미나 슬러리로 닦고 물로 철저하게 세정하였다. GO는 5% 나피온 용액 5 μL를 함유한 에탄올(1 mg/mL)과 혼합하고, 이러한 혼합물을 초음파 처리하여 균질 현탁액을 준비하였다. 10 μL의 이 액체 방울을 GCE 표면에 떨어뜨렸다(GO/GC 전극으로 명명함). 표면에 부착된 GO는 50 mV/s의 스캔속도에서 15 사이클 동안 0 ~ -1.5 V의 전위 사이클(in 0.2 M PB, pH 7.2)로 전기화학적으로 환원되었다(ERGO/GC 전극으로 명명함). ERGO/GC 전극 상에 디아미노벤젠의 중합을 위해 0.1 M 황산용액에 용해된 1 mM p-디아미노벤젠을 이용하여 50 mV/s의 스캔속도에서 ―0.20 ~ +1.6 V의 15회 연속 전위주사(potential sweep)를 수행하였다(p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극으로 명명함). SEM, 라만분석 및 XPS를 위해, 본 발명에서는 동일한 방법으로 GO/GC, ERGO/GC, p-DAB@GC 및 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 판을 제조하여 이용하였다.That is, the glassy carbon electrode (GCE) was wiped with emery paper and then with 0.5 and 0.05 μm alumina slurries and thoroughly washed with water. GO was mixed with ethanol (1 mg / mL) containing 5 μL of 5% Nafion solution and this mixture was sonicated to prepare a homogeneous suspension. 10 μL of this drop of liquid was dropped onto the GCE surface (named GO / GC electrode). GO attached to the surface was electrochemically reduced (named ERGO / GC electrode) to a potential cycle of 0 to -1.5 V (in 0.2 M PB, pH 7.2) for 15 cycles at a scan rate of 50 mV / s. 15 consecutive potential injections of -0.20 to +1.6 V at a scan rate of 50 mV / s using 1 mM p-diaminobenzene dissolved in 0.1 M sulfuric acid solution for the polymerization of diaminobenzene on ERGO / GC electrodes (potential sweep) was performed (named p-DAB®ERGO / GC film-modified electrode). For SEM, Raman analysis and XPS, GO / GC, ERGO / GC, p-DAB @ GC and p-DAB @ ERGO / GC film-modified plates were prepared and used in the same manner in the present invention.

<< 실시예Example 2> 실제 시료 분석 2> real sample analysis

병에 담긴 식수를 시장에서 구매하고, 수돗물과 우물물을 근처에서 모았다. 물의 pH는 pH 7.2 (PB)로 조정하였고, 실시예 1에 따른 전기화학적 셀에 옮겨 전처리 없이 분석하였다.Bottled drinking water was purchased at the market, and tap and well water was collected nearby. The pH of the water was adjusted to pH 7.2 (PB) and transferred to the electrochemical cell according to Example 1 for analysis without pretreatment.

<실험예 1> p-DAB@ERGO/GC 필름의 특성 분석Experimental Example 1 Characterization of p-DAB®ERGO / GC Film

앞서 실시예 1에 의해 제조한 p-DAB@ERGO/GC 필름의 특성을 분석하기 위하여 다음과 같은 특성분석을 수행하였다.In order to analyze the characteristics of the p-DAB @ ERGO / GC film prepared in Example 1 was performed as follows.

1. 분석방법1. Method of Analysis

형상분석은 FE-SEM(Hitachi S4800)을 이용하였고, 라만분석은 532 nm의 발광 파장에서 XploRA PLUS Raman microscope(Horiba)을 이용하였고, XPS는 K-Alfa 시스템(Thermo Scientific)을 이용하였으며, 이때 순수 탄소 시료의 C 1s 피크(284.6 eV)로 보정하고 XPSPEAK41 소프트웨어를 이용하여 분석하였다. Shirley 백그라운드를 제거한 후, 모든 스펙트럼은 가우시안(Gaussian) 함수의 컨볼류션으로 피팅(fitting)하였다. 모든 전기화학적 실험은 Autolab PGSTAT302N 전기화학워크스테이션(Metrohm-Autolab BV, Netherlands)에서 수행되었으며, 전형적인 3-전극 전기화학 셀이 사용되었다. 3 mm 유리질 탄소전극(GCE), Pt 와이어 및 포화 칼로멜 전극(SCE)을 각각 작동전극, 상대전극 및 표준전극으로 이용하였다. 모든 전기화학적 측정은 질소 분위기 하의 실온에서 수행하였다.Shape analysis was performed using FE-SEM (Hitachi S4800), Raman analysis using an XploRA PLUS Raman microscope (Horiba) at an emission wavelength of 532 nm, and XPS using K-Alfa system (Thermo Scientific). The C 1s peak (284.6 eV) of the carbon sample was corrected and analyzed using XPSPEAK41 software. After removing the Shirley background, all spectra were fitted with convolution of the Gaussian function. All electrochemical experiments were performed at the Autolab PGSTAT302N electrochemical workstation (Metrohm-Autolab BV, Netherlands), and a typical three-electrode electrochemical cell was used. 3 mm glassy carbon electrodes (GCE), Pt wires and saturated caramel electrodes (SCE) were used as working electrodes, counter electrodes and standard electrodes, respectively. All electrochemical measurements were performed at room temperature under a nitrogen atmosphere.

2. 분석 결과2. Analysis Results

1) pDAB 형성 확인1) Confirmation of pDAB Formation

도 2는 유리질 탄소전극(GCE) 상 GO의 전기화학적 환원에 대한 CV 결과로서, 제1사이클에서 ―1.3 V에서 환원피크가 나타났고, 이는 GO 표면에 존재하는 산소 기능기의 환원을 의미하며, 제2사이클부터 환원피크가 감소하다가 제3사이클 이후 사라졌다. FIG. 2 is a CV result for electrochemical reduction of GO on a glassy carbon electrode (GCE), in which a reduction peak appeared at −1.3 V in the first cycle, indicating reduction of an oxygen functional group present on the surface of GO. The reduction peak decreased from the second cycle and then disappeared after the third cycle.

도 3A는 순수 전극 GC 전극 상에서 pDAB 필름 (15 사이클)의 전위동력학적 형성을 나타낸 것으로서(붉은 선: 1-4 사이클, 초록 선: 5-14 사이클, 검은 선: 15 사이클), 도 3B는 ERGO-개질 전극 상에서 pDAB 필름 (15 사이클)의 전위동력적 형성을 나타낸 것으로서(붉은 선: 1-4번째 사이클, 초록 선: 5-14번째 사이클, 검은 선: 15번째 사이클), 이 결과로부터 ERGO 표면 상에 pDAB이 흡착된 것을 확인할 수 있었다.FIG. 3A shows the potential kinetics of pDAB film (15 cycles) on pure electrode GC electrode (red line: 1-4 cycles, green line: 5-14 cycles, black line: 15 cycles), FIG. 3B shows ERGO -Potential dynamic formation of the pDAB film (15 cycles) on the modified electrode (red lines: 1-4 cycles, green lines: 5-14 cycles, black lines: 15 cycles), resulting from the ERGO surface It was confirmed that pDAB was adsorbed on the phase.

2) SEM 이미지를 통한 형상 분석2) Shape analysis through SEM image

도 4는 GO, ERGO, p-DAB@GC 및 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 판의 SEM 이미지를 나타낸 것으로서(A: GO/GC, B: ERGO/GC, C: p-DAB@GC, D: 고배율 p-DAB@GC, E: p-DAB@ERGO/GC, F: 고배율 p-DAB@ERGO/GC 판), GC 판 상에 부착된 GO는 적층구조이나(도 4A) 전기화학적 환원 후에는 주름진 구조로 바뀌었는데(도 4B) 이는 그래핀 층 간의 파이-파이 결합의 증가가 GO의 응집을 야기한 것이다. Figure 4 shows SEM images of GO, ERGO, p-DAB @ GC and p-DAB @ ERGO / GC film-modified plates (A: GO / GC, B: ERGO / GC, C: p-DAB @ GC) , D: high magnification p-DAB @ GC, E: p-DAB @ ERGO / GC, F: high magnification p-DAB @ ERGO / GC plate), GO attached on the GC plate is a laminated structure (Fig. 4A) electrochemical After reduction, it was changed to a corrugated structure (FIG. 4B), in which an increase in pi-pie bonds between graphene layers caused aggregation of GO.

한편, p-DAB 개질 GC 판은 두꺼운 판상 구조(도 4C 및 도 4D)를 나타내며, p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 판은 ERGO 표면 상에 p-DAB의 무질서한 응집 구조를 나타내었다(도 4E 및 도 4F). 이것은 디아미노벤젠의 아민과 상호작용하는 ERGO의 비환원 산소 기능기와 ERGO 표면 상의 결함으로 설명될 수 있으며, 이러한 결과로부터 전극 표면 상에 p-DAB 필름과 ERGO가 만들어졌음을 확인할 수 있었다. Meanwhile, the p-DAB modified GC plate exhibited a thick plate-like structure (FIGS. 4C and 4D), and the p-DAB®ERGO / GC film-modified plate exhibited a disordered aggregation structure of p-DAB on the ERGO surface (FIG. 4E and 4F). This can be explained by defects on the ERGO surface with non-reducing oxygen functional groups of ERGO interacting with amines of diaminobenzene, and from these results, it was confirmed that p-DAB film and ERGO were formed on the electrode surface.

3) XPS3) XPS

도 5A는 GO/GC(a), ERGO/GC(b) 및 p-DAB@ERGO/GC(c) 판의 XPS 스펙트럼을 나타낸 것으로서, 531 eV와 285 eV에서 나타난 XPS 피크가 각각 O 1s 및 C 1s 에 대한 것이다. GC 판 상에 있는 환원 후의 GO(ERGO)는 GC 판 상의 GO 보다 더 높은 C/O 비율을 나타냈다. 표 1에 C/O 비율과 지정된 피크명을 나타냈다. 이러한 결과로부터 전기화학적 GO의 환원으로 인해 더 많은 수의 산소원자가 제거되었음을 확인하는 것이다. 이는 또 GC 판 상 GO의 성공적인 부착과 산소 관능기의 전기화학적 환원을 확인해 주는 것이다. 400 eV에서 나타난 피크(도 5A, 곡선c)는 p-DAB 필름형성으로 인한 ERGO 표면 상의 질소관능기의 증가를 확인해 준다.FIG. 5A shows the XPS spectra of GO / GC (a), ERGO / GC (b) and p-DABGOERGO / GC (c) plates, with XPS peaks at 531 eV and 285 eV showing O 1s and C, respectively. For 1s. GO after reduction on the GC plate (ERGO) showed a higher C / O ratio than GO on the GC plate. Table 1 shows the C / O ratio and the specified peak names. These results confirm that more oxygen atoms were removed due to the reduction of electrochemical GO. This also confirms the successful attachment of GO on the GC plate and the electrochemical reduction of oxygen functional groups. The peak at 400 eV (FIG. 5A, curve c) confirms the increase of nitrogen functional groups on the ERGO surface due to p-DAB film formation.

Figure 112018063801922-pat00001
Figure 112018063801922-pat00001

도 5B는 p-DAB@ERGO/GC 판의 N 1s에 대한 확장 스펙트럼 결과이고, 도 5C는 p-DAB@ERGO/GC 판의 C 1s에 대한 확장 스펙트럼 결과이다. 표 2는 피크 보정 결과 및 지정된 피크를 나타낸다. 5B is an extended spectrum result for N 1s of the p-DABDAERGO / GC plate, and FIG. 5C is an extended spectrum result for C 1s of the p-DAB 의 ERGO / GC plate. Table 2 shows the peak correction results and the designated peaks.

Figure 112018063801922-pat00002
Figure 112018063801922-pat00002

이러한 XPS 결과로부터 ERGO 표면에서의 GO의 전기화학적 환원 및 DAB 필름 형성을 확인할 수 있었다.From these XPS results, the electrochemical reduction of GO on the surface of ERGO and DAB film formation were confirmed.

4) 라만분석4) Raman analysis

도 6은 GO/GC 및 ERGO/GC 판의 라만분석 결과이며, GO 개질 전극은 1348 cm-1 및 1595 cm-1에서 2개의 피크를 나타내었는데, 이는 GO의 D피크와 G피크를 각각 의미한다(곡선a). 전기화학적 환원 후 ERGO 개질 전극은 1340 cm-1 및 1587 cm-1에서 각각 D피크 및 G피크를 나타내었다(곡선b). 이러한 결과로부터 GO의 성공적 부착과 전기화학적 환원을 확인할 수 있었다. ERGO-개질 전극은 G밴드에 비해 D밴드의 강도가 증가하고 더 낮은 파장으로 이동한 것으로 보아 탄소 기본면에서의 결함의 증가와 그래핀의 방향족 골격의 재생을 확인할 수 있었다. 6 shows Raman analysis results of GO / GC and ERGO / GC plates, and the GO modified electrode showed two peaks at 1348 cm −1 and 1595 cm −1 , which means D peak and G peak of GO, respectively. (Curve a). After electrochemical reduction, the ERGO modified electrode showed D and G peaks at 1340 cm −1 and 1587 cm −1 , respectively (curve b). From these results, successful adhesion and electrochemical reduction of GO were confirmed. The ERGO-modified electrode increased the intensity of the D-band and shifted to a lower wavelength than the G-band, indicating an increase in defects in the carbon base plane and regeneration of the aromatic skeleton of graphene.

5) 전기화학적 거동5) Electrochemical Behavior

도 7은 순수 GC(a), p-DAB@GC(b), 및 p-DAB@ERGO/GC(c) 필름-개질 전극의 EIS 측정결과를 나타낸 것으로서, 0.1 M KCl 중에 용해된 5 mM [Fe(CN)6]3-/4-에서 100 kHz-0.01 Hz의 주파수 범위에서 측정한 것이다. FIG. 7 shows EIS measurements of pure GC (a), p-DAB @ GC (b), and p-DAB @ ERGO / GC (c) film-modified electrodes, with 5 mM dissolved in 0.1 M KCl [ Fe (CN) 6 ] measured in the frequency range of 3- / 4- to 100 kHz-0.01 Hz.

Nyquist 스펙트럼은 전자수송 공정을 나타내는 고주파 영역의 반원과 확산공정을 나타내는 저주파 영역에서의 선형 부분을 보여준다. 고주파 영역의 반원의 직경은 전자이동저항(Rct)을 나타내는데, 순수 GC, p-DAB@GC 및 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극의 Rct 값은 각각 175 Ω, 1120 Ω 및 732 Ω이었다.The Nyquist spectrum shows the semicircle in the high frequency region representing the electron transport process and the linear portion in the low frequency region representing the diffusion process. The semicircle diameter in the high frequency region represents the electron transfer resistance (R ct ), where the R ct values of pure GC, p-DAB @ GC and p-DAB @ ERGO / GC film-modified electrodes are 175 Ω, 1120 Ω, and 732, respectively. Ω.

GC 전극 상에 DAB 필름 형성 후 증가된 전자이동저항은 DAB 필름이 전도성을 감소시키는 더 큰 전하이동저항(Rct)을 가진다는 것을 의미한다(곡선b). 한편, p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극은 ERGO의 전기전도성으로 인해 더 낮은 Rct 값을 나타내었다(곡선c).The increased electron transfer resistance after the formation of the DAB film on the GC electrode means that the DAB film has a larger charge transfer resistance (R ct ) which reduces the conductivity (curve b). On the other hand, p-DAB @ ERGO / GC film-modified electrodes have lower R ct due to the electrical conductivity of Values are shown (curve c).

6) 아질산염에 대한 전기화학적 활성6) Electrochemical Activity on Nitrite

도 8은 아질산염 분석을 위한 순수 GC(a), p-DAB@GC(b), 및 p-DAB@ERGO/GC(c) 필름-개질 전극의 CV를 나타낸 것으로서, 순수 GC 및 p-DAB@GC에서 아질산염의 산화가 0.91 V 및 0.87 V로 각각 관찰되었다(곡선a, 곡선b). 한편, p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극은 0.87 V에서 순수 GC 및 p-DAB@GC 전극에 비해 각각 1.3배 및 1.2배 더 높은 전류를 갖는 아질산염 산화피크를 나타내었다(곡선c). p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극은 0.2 M PB(pH 7.2)에서 아질산염이 없을 경우 +0.17 ~ +0.05 V의 전위 영역에서 더 작은 피크 전류를 갖는 환원피크를 나타내었다(곡선d). 이러한 산화환원반응은 p-DAB@ERGO/GC 필름의 ―NH― 부위에서의 프로톤과 전자 부가/제거 반응에 의한 것이며, ERGO의 높은 전기전도성으로 인해 아질산염에 대한 탁월한 활성을 나타내는 것이다. 또한, p-DAB 필름의 양성(+) 골격이 음전하(-) 아질산염을 끌어당기는 것이다. FIG. 8 shows the CVs of pure GC (a), p-DAB @ GC (b), and p-DAB®ERGO / GC (c) film-modified electrodes for nitrite analysis, pure GC and p-DAB® Oxidation of nitrite at GC was observed at 0.91 V and 0.87 V, respectively (curve a, curve b). On the other hand, the p-DAB @ ERGO / GC film-modified electrode exhibited nitrite oxide peaks with 1.3 and 1.2 times higher currents than pure GC and p-DAB @ GC electrodes, respectively, at 0.87 V (curve c). The p-DAB®ERGO / GC film-modified electrode showed a reduced peak with smaller peak current in the potential region of +0.17 to +0.05 V without nitrite at 0.2 M PB (pH 7.2) (curve d). This redox reaction is caused by protons and electron addition / removal reactions at the —NH— site of the p-DAB @ ERGO / GC film and shows excellent activity against nitrite due to the high electrical conductivity of ERGO. In addition, the positive (+) backbone of the p-DAB film attracts negatively charged (-) nitrites.

7) 미분펄스전압전류법(DPV)에 의한 아질산염 분석7) Nitrite Analysis by Differential Pulse Voltammetry (DPV)

도 9는 0.2 M PB(pH 7.2) 용액 중 7 μM 아질산염 농도에서 p-DAB@ERGO/GC(c) 필름-개질 전극을 이용한 DPV 결과를 나타낸 것으로서, 아질산염 첨가에 의해 0.76 V에서 산화피크가 관찰되었다. 이는 농도가 증가하는 동안 아질산염의 산화전위가 이동하지 않았음을 의미한다. 각각의 아질산염 첨가에 대해 전류는 7.0 x 10-6 ~ 1.05 x 10-4 M의 범위에서 선형으로 증가하였다(상관계수: 0.997). 9 shows DPV results using a p-DABDAERGO / GC (c) film-modified electrode at 7 μM nitrite concentration in 0.2 M PB (pH 7.2) solution, with peak oxide observed at 0.76 V by nitrite addition. It became. This means that the oxidation potential of nitrite did not shift during the concentration increase. For each nitrite addition, the current increased linearly in the range of 7.0 × 10 −6 to 1.05 × 10 −4 M (correlation coefficient: 0.997).

8) 아질산염 전류측정 분석8) Nitrite Amperometric Analysis

도 10A는 +0.76 V의 적용전위와 0.2 M PB (pH 7.2) 전해액 용액 내에서 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극에 의한 아질산염 분석을 위한 전류측정 i-t 곡선을 나타낸 것으로서, p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극은 7 μM 아질산염으로 인해 초기전류반응을 나타내었다. 60초 간격으로 각 스텝마다 7 μM 아질산염의 첨가로 인해 전류반응이 증가하였고, 정상상태 전류반응은 3초 이내에 도달되었다. 아질산염 농도에 대한 전류반응의 의존도는 7 μM 내지 161 μM에서 상관 계수 0.999으로 선형으로 나타났다.FIG. 10A shows the amperometric it curve for nitrite analysis by p-DABGOERGO / GC film-modified electrode in an application potential of +0.76 V and 0.2 M PB (pH 7.2) electrolyte solution, p-DAB @ The ERGO / GC film-modified electrode exhibited an initial current response due to 7 μM nitrite. The current response increased due to the addition of 7 μM nitrite at each step at 60 second intervals, and steady-state current response was reached within 3 seconds. The dependence of the current response on nitrite concentration was linear with a correlation coefficient of 0.999 at 7 μM to 161 μM.

도 10B는 (a) 7, (b) 10, (c) 20, (d) 30, (e) 40, (f) 50, (g) 60, (h) 70, (i) 80, (j) 90, (k) 100, (l) 200, (m) 500, (n) 1000, (o) 2000, (p) 3000, (q) 4000, (r) 5000, (s) 7000, (t) 10,000 및 (u) 20,000 μM 아질산염의 다양한 농도를 첨가할 때 +0.76 V의 적용전위와 0.2 M PB(pH 7.2) 전해액 내에서 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극에 의한 아질산염 분석을 위한 전류 측정 i-t 곡선을 나타낸 것으로서, 전류반응은 아질산염 농도가 증가함에 따라 7.0 x 10-6 ~ 2.0 x 10-2 M의 범위에서 선형으로 증가하였고(상관계수: 0.994), 검출한계가 30 nM로 나타났다. 10B shows (a) 7, (b) 10, (c) 20, (d) 30, (e) 40, (f) 50, (g) 60, (h) 70, (i) 80, (j ) 90, (k) 100, (l) 200, (m) 500, (n) 1000, (o) 2000, (p) 3000, (q) 4000, (r) 5000, (s) 7000, (t ) For the nitrite analysis by p-DAB @ ERGO / GC film-modified electrode in 0.2 M PB (pH 7.2) electrolyte with an application potential of +0.76 V when various concentrations of 10,000 and (u) 20,000 μM nitrite were added. As the current measurement it curve, the current response increased linearly in the range of 7.0 x 10 -6 to 2.0 x 10 -2 M with increasing nitrite concentration (correlation coefficient: 0.994) and the detection limit was 30 nM. .

이러한 결과로부터 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극은 아질산염 분석에 대한 탁월한 활성을 가짐을 확인할 수 있었다.From these results, it was confirmed that the p-DAB @ ERGO / GC film-modified electrode had excellent activity for nitrite analysis.

9) 방해, 안정성 및 재현성 분석9) Interference, Stability and Reproducibility Analysis

전류측정법을 이용하여 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극에서 다양한 방해이온(a: NO3 -, b: HCO3 2 -, SO4 2-, NaOH, SO3 2-, CO3 2-) 존재 하에서 아질산염 이온분석을 수행하였고, 도 11에 나타난 바와 같이 모든 방해이온 1 mM의 존재 하에서도 10 μM 아질산염을 분석할 수 있어 아질산염에 대한 매우 높은 선택성을 나타내었다. 이러한 결과로부터 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극은 100배 과량의 다른 방해이온이 있더라도 10 μM 아질산염 이온을 분석할 수 있음을 알 수 있다.Various interfering ion in modified electrodes (a - Current measurement p-DAB @ ERGO / GC film using: NO 3 -, b: HCO 3 2 -, SO 4 2-, NaOH, SO 3 2-, CO 3 2- Nitrite ion analysis was carried out in the presence of the present invention, and as shown in FIG. 11, 10 μM nitrite could be analyzed even in the presence of 1 mM of all interfering ions, indicating very high selectivity for nitrite. From these results, it can be seen that the p-DAB®ERGO / GC film-modified electrode can analyze 10 μM nitrite ions even with 100-fold excess of other interference ions.

p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극의 저장 안정성을 확인하기 위해, 0.2 M PB (pH 7.2)에서 10 μM 아질산염에 대한 전류측정을 하였고, 30일 후 5세트 반복측정을 통해 5.2%의 상대표준편차(RSD)를 나타내었다. 재현성 시험은 5세트의 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극들을 이용하여 수행하였고, 환원피크 전류는 유사하게 유지되었다(4.2% RSD). 이러한 결과로부터 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극은 안정하고 재현가능한 아질산염 검출 전극임을 확인하였다.To confirm the storage stability of the p-DABDAERGO / GC film-modified electrode, current measurements were made on 10 μM nitrite at 0.2 M PB (pH 7.2), followed by 5.2% relative measurements with 5 sets of replicates after 30 days. Standard deviation (RSD) is shown. Reproducibility tests were performed using five sets of p-DAB®ERGO / GC film-modified electrodes and the reduced peak current remained similar (4.2% RSD). These results confirmed that the p-DAB®ERGO / GC film-modified electrode was a stable and reproducible nitrite detection electrode.

10) 음료수 및 수돗물 시료에서의 아질산염 검출10) Detection of nitrites in drinking water and tap water samples

도 12는 상용 아질산염으로 스파이크한 후의 물 시료에 대한 DPV를 나타낸 것으로서, PB (pH 7.2)에서의 물 시료에 대한 DPV는 어떠한 반응도 나타나지 않았기 때문에(곡선 a) 아질산염이 없음을 확인할 수 있다. 반면, 같은 용액에 아질산염을 첨가할 경우 산화피크가 증가된 전류와 함께 0.79 V에서 관찰되었다(곡선 b). 따라서 p-DAB@ERGO/GC 필름-개질 전극을 이용하여 실제 시료에서도 아질산염 검출이 가능함을 확인하였다.FIG. 12 shows DPV for water samples after spikes with commercial nitrites, and the DPV for water samples at PB (pH 7.2) did not show any response (curve a), indicating no nitrite. On the other hand, when nitrite was added to the same solution, the peak of oxidation was observed at 0.79 V with increased current (curve b). Therefore, it was confirmed that nitrite detection was possible even in real samples using p-DAB®ERGO / GC film-modified electrode.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this and is given by the person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

Claims (11)

환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 및 상기 환원된 산화그래핀 상에 도포된 폴리디아미노벤젠 박막으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 30 nM의 검출한계를 갖는 아질산염 검출용 센서.And a polydiaminobenzene thin film coated on the reduced graphene oxide and an electrode modified with reduced graphene oxide, and having a detection limit of 30 nM. 청구항 1에 있어서, 상기 전극은 유리질 탄소 전극인 것을 특징으로 하는 아질산염 검출용 센서.The nitrite detection sensor according to claim 1, wherein the electrode is a glassy carbon electrode. 산화그래핀을 전극 상에 드롭캐스팅하는 단계(제1단계);
산화그래핀으로 개질된 전극을 전기화학적으로 환원시키는 단계(제2단계);
환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 상에 디아미노벤젠을 첨가하고 전위 주사를 수행하여 전극 상에 폴리디아미노벤젠을 형성시키는 단계(제3단계)
를 포함하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법.
Dropcasting graphene oxide onto the electrode (first step);
Electrochemically reducing the electrode modified with graphene oxide (second step);
Adding diaminobenzene on the electrode modified with reduced graphene oxide and performing potential scanning to form polydiaminobenzene on the electrode (third step)
Method for producing a nitrite detection sensor comprising a.
청구항 3에 있어서, 상기 제2단계는 산화그래핀으로 개질된 전극을 20 ~ 100 mV/s의 스캔속도 및 0 ~ ―2.0 V의 전위에서 5 ~ 50 사이클 동안 전기화학적으로 환원시키는 것을 특징으로 하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법.The method of claim 3, wherein the second step is characterized in that the electrochemically reduced the electrode modified with graphene oxide for 5 to 50 cycles at a scan rate of 20 ~ 100 mV / s and a potential of 0 ~ -2.0 V Manufacturing method of sensor for nitrite detection. 청구항 3에 있어서, 상기 제3단계는 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 상에 디아미노벤젠을 첨가하고 20 ~ 100 mV/s의 스캔속도 및 ―0.5 ~ 2.0 V의 전위에서 5 ~ 50 사이클 동안 전위 주사를 수행하여 전극 상에 폴리디아미노벤젠을 형성시키는 것을 특징으로 하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법.The method of claim 3, wherein the third step is to add diaminobenzene on the electrode modified with reduced graphene oxide and for 5 to 50 cycles at a scan rate of 20 to 100 mV / s and a potential of -0.5 to 2.0 V A method for producing a nitrite detection sensor, characterized in that a potential scan is performed to form polydiaminobenzene on an electrode. 청구항 3에 있어서, 상기 전극은 유리질 탄소전극인 것을 특징으로 하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법.The method of claim 3, wherein the electrode is a glassy carbon electrode. 청구항 3에 있어서, 상기 제1단계 이전에,
전극을 세정하는 단계; 또는 산화그래핀을 나피온 용액을 함유한 에탄올에 혼합하고 초음파 처리하여 균질 현탁액을 준비하는 단계 중 하나 이상의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법.
The method according to claim 3, Before the first step,
Cleaning the electrode; Or mixing graphene oxide with ethanol containing a Nafion solution and sonicating to prepare a homogeneous suspension.
청구항 7에 있어서, 상기 제조방법은 전극을 세정하는 단계; 산화그래핀을 나피온 용액을 함유한 에탄올에 혼합하고 초음파 처리하여 균질 현탁액을 준비하는 단계; 산화그래핀을 전극 상에 드롭캐스팅하는 단계; 산화그래핀으로 개질된 전극을 전기화학적으로 환원시키는 단계; 환원된 산화그래핀으로 개질된 전극 상에 디아미노벤젠을 첨가하고 전위 주사를 수행하여 전극 상에 폴리디아미노벤젠을 형성시키는 단계를 포함하는 아질산염 검출용 센서의 제조방법.The method of claim 7, wherein the manufacturing method comprises: cleaning an electrode; Mixing graphene oxide with ethanol containing a Nafion solution and sonicating to prepare a homogeneous suspension; Dropcasting graphene oxide onto the electrode; Electrochemically reducing the electrode modified with graphene oxide; A method for manufacturing a nitrite detection sensor comprising adding diaminobenzene on an electrode modified with reduced graphene oxide and performing potential scanning to form polydiaminobenzene on the electrode. 물 시료의 pH를 7.0 내지 7.4로 조정하는 단계;
상기 pH가 조정된 물 시료를 청구항 1에 따른 아질산염 검출용 센서에 넣고 분석하는 단계를 포함하는 아질산염 검출방법.
Adjusting the pH of the water sample to 7.0 to 7.4;
Nitrite detection method comprising the step of analyzing the pH-adjusted water sample in the nitrite detection sensor according to claim 1.
청구항 9에 있어서, 상기 물 시료는 음료수, 수돗물 또는 호수물에서 선택된 것을 특징으로 하는 아질산염 검출방법.The method of claim 9, wherein the water sample is nitrite detection method, characterized in that selected from drinking water, tap water or lake water. 청구항 9에 있어서, 상기 분석은 미분펄스전압전류법(DPV)으로 수행하는 것을 특징으로 하는 아질산염 검출방법.

The nitrite detection method according to claim 9, wherein the analysis is performed by differential pulse voltammetry (DPV).

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