اندازه‌گيري pH محلول‌هاي آبي با استفاده از سنسور حالت جامد بر پايه فيلم نازك نانو ذرات اكسيد كبالت ترسيب شده به صورت الكتروشيميايي روي الكترود كربن سراميك

Determination pH of aqueous solutions using solid-state sensor based on a thin film of cobalt oxide nanoparticles electrodeposited on carbon ceramic electrode

در كار تحقيقي حاضر يك سنسور pH حالت جامد بر پايه نانوذرات اكسيد كبالت ترسيب شده به صورت الكتروشيميايي بر سطح الكترود كربن سراميك ارائه شده است. مورفولوژي الكترود اصلاح شده توسط ميكروسكوپ روبش الكتروني (SEM) مورد مطالعه قرار گرفت كه نشان داد ذرات در اندازه نانو و به صورت يكنواخت بر سطح الكترود ترسيب شده‌اند. الكترود اصلاح شده يك رفتار نرنستي با شيب mV/pH 74/04 در محدوده وسيعي از pH، 1/5-12 از خود نشان داد. انتخاب‌پذيري يوني سنسور pH نسبت به Li+، Na+ و K+ مورد آزمايش قرار گرفت و مقادير 11/9-، 12/4- و 12/1- به ترتيب براي 〖log K〗 _(H^+,〖Li〗^+)^pot, 〖log K〗_(H^+,〖Na〗^+)^pot and 〖log K〗_(H^+,K^+)^pot بدست آمدند. تعدادي از پارامترهاي مهم شامل تكرارپذيري، تكثيرپذيري و زمان پاسخ سنسور مورد مطالعه قرار گرفت. جهت ارزيابي كاربرد سنسور يك تعداد از تيتراسيون‌هاي اسيد-باز با استفاده از اين سنسور انجام شد. همچنين جهت ارزيابي كارآيي سنسور براي اندازه‌گيري pH در ماتريكس‌هاي پيچيده تعدادي از نمونه‌هاي واقعيمورد آزمايش قرار گرفتند. مقايسه آماري نتايج الكترود اصلاح شده با الكترود شيشه حساس به pH با استفاده از آزمون‌ t نشان داد اختلاف معناداري با توجه به صحت وجود ندارد. نتايج بدست آمده توافق خوبي با الكترود شيشه حساس به pH متداول داشتند.

In this paper a solid-state pH sensor is proposed based on cobalt oxide nanoparticles electrodeposited on carbon ceramic electrode. The morphology of carbon ceramic electrode coated with cobalt oxide nanoparticles was studied by scanning electron microscopy (SEM). It showed that the particles were deposited in nano size and uniformly on electrode surface. The modified electrode showed Nernstian behavior with a slope of 74.04 mV/pH in the wide pH range of 1.5 – 12. The ion selectivity of the pH sensor with respect to Li+, Na+ and K+ were tested and the values of -11.9, -12.4 and -12.1 were obtained for 〖log K〗_(H^+,〖Li〗^+)^pot, 〖log K〗_(H^+,〖Na〗^+)^pot and 〖log K〗_(H^+,K^+)^pot, respectively. Some important parameters including repeatability, reproducibility, and response time of the sensor were studied. In order to evaluate the applicability of the sensor a number of acid–base titrations were done. Also, in order to evaluate the efficiency of the sensor for measuring the pH in complex matrixes some real samples were tested. Comparing statistical results of modified electrode with a glass pH electrode by using t-test indicated that there is no significant difference in concerning accuracy. The obtained results were in good agreement with a conventional glass pH electrode.