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단신 : 벗김전압전류법을 이용한 카본나노튜브 전극에서의 구리 분석
최장군 ( Chang Kun Choi ),정영삼 ( Young Sam Jung ),김낙주 ( Nack Joo Kim ),박대원 ( Dae Won Pak ),정건용 ( Kun Yong Chung ),김래현 ( Lae Hyun Kim ),권용재 ( Yong Chai Kwon ) 한국화학공학회 2012 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.50 No.5
본 연구에서는 환경오염을 발생시키는 주요한 중금속 물질의 하나인 구리를 상대적으로 쉽게 검출하기 위해, CNT 전극 및 벗김전압전류법을 이용하여 구리 금속의 감도 향상을 위한 최적조건 및 민감도를 평가하였다. 또한 구리의 벗 김반응이 발생될 때의 반응 메카니즘에 대한 연구도 수행하였다. 이를 위해, 네모파 벗김전압전류법 및 선형주사 전압 전류법등의 전기화학적 분석법이 이용되었다. 평가 결과, 네모파 벗김전압전류법의 최적조건으로, 15 mV의 네모파증 폭율, 60 Hz의 주파수, -1.0V vs. Ag/AgCl의 석출전위 및 200초의 석출시간이 결정되었다, 구리 금속의 민감도를 측 정한 결과 1.824uA/μM의 민감도를 얻을 수 있었다, 선형주사 전압전류법을 이용하여 구리의 벗김반응에 영향을 끼치는 인자를 평가하였을 때, 확산반응 보다는 표면반응이 구리의 벗김반응 성능에 영향을 끼치는 것으로 측정되었다, 이러한 전기화학적 분석 결과가 다른 참고문헌들과 비교되어졌고, 구리금속의 민감도 측면에서 본 연구에서 제안한 CNT 전극의 우수함이 입증되었다. In the present study, we evaluate the sensitivity and optimal stripping voltammetry (SV) conditions of copper (Cu), which is one of the main trace heavy metals inducing the environmental contamination, using carbon nanotube (CNT) electrode. In addition, the reaction mechanism of stripping reaction of Cu is investigated. The electrochemical analyses such as squarewave stripping voltammetry (SWSV) and linear scan voltammetry (LSV) are used for the evaluations, As a result of that, the best SWSV conditions like squarewave amplitude of 15 mV, frequency of 60 Hz, deposition potential of -1.0V vs. Ag/AgCl and deposition time of 200s are determined with the measured Cu sensitivity of 1.824 μA/μM. As a driving force affecting the stripping reaction of Cu, surface reaction is more dominant one than diffusion. These results are compared with other reference results and it is confirmed that our suggested CNT electrode gives rise to better Cu sensitivity result than other references.
단신 : 납 중금속 검출을 위한 탄소나노튜브 전극 및 네모파 양극 벗김 전압전류법 이용
최장군 ( Chang Kun Choi ),석종혁 ( Jong Hyuk Seok ),권용재 ( Yong Hai Kwon ) 한국공업화학회 2012 공업화학 Vol.23 No.5
본 연구에서는 사람의 뇌와 신경계통에 나쁜 영향을 주는 납 중금속의 식용 수에서 검출을 쉽게 하기 위해 새로운 탄소나노튜브전극의 사용을 제안하였다. 이를 위해 제작된 탄소나노튜브 전극을 작동전극으로 사용하여 증류수와 수돗물 상태에서의 납이온의 민감도 및 검출한계농도를 네모파 양극 벗김 전압전류법을 이용하여 측정하였다. 실험결과, 납 이온의 농도 25∼150 ppb의 범위에서 탄소나노튜브전극에 의한 납이온의 민감도 및 이론적으로 계산된 검출한계농도는 이온수에 근거한 0.1 M 황산전해질에서 12.85uA/uM 및 26 ppb, 수돗물에 근거한 황산전해질에서 10.36uA/uM 및 38 ppb이었다. 실험적으로 납의 검출한계 농도를 측정하였을 때, 증류수 및 수돗물에 근거한 전해질에서 그 값은 4 ppb 및 10 ppb를 나타내었다. 또한, 납의 벗김 반응은 순환 전압 전류법 분석에 의해 표면반응에 의해 진행됨을 알 수 있었다. 이러한 납 민감도는 다른 참고문헌들에 의한 값들과 비교되었고 그 결과 본 연구에 의한 납 분석결과가 더 우수함을 알 수 있었다. In this study, we investigate the use of new carbon nanotube paste electrode (CNPE) for promoting the detection of lead (Pb) heavy metal in the a drinkable water, which negatively affects human brain and nerve system. For the evaluations, CNPE is served as a working electrode, while sensitivity and limit of detection (LOD) of Pb are measured in DI and tap water based electrolytes using squarewave anodic stripping voltammetry (SWASV). As a result of that, in the 25∼150 ppb range of Pb2+ ions, its sensitivity and calculated LOD are 12.85uA/uM and 26 ppb in DI water based 0.1 M H2SO4 electrolyte while they are 10.36uA/uM and 38 ppb electrolytes respectively. In addition, experimentally measured LOD values of Pb are 4 ppb and 10 ppb in the two water electrolytes. The stripping of Pb2+ ion is also controlled by surface reaction. Our experimental data are then compared with those of other already published references. With the comparison, it is proved that our electrode outperforms other electrodes in terms of the sensitivity and LOD of trace Pb metal.