Electrochemical stripping analysis

Electrochemical stripping analysis has long been recognized
as a powerful technique for trace heavy metal detection
in environmental samples. Its remarkable sensitivity is
attributed to the combination of an effective preconcentration
step with pulse measurement techniques that generates
an extremely favorable signal-to-background ratio. Two
electrode systems, the mercury film electrode and the hanging
mercury drop electrode, have been traditionally
employed for achieving high reproducibility and sensitivity
of the stripping technique [1–3]. The excellent performances
of mercury-based electrodes are due to their unique
ability to preconcentrate target metals during the accumulation
step [4]. Using anodic stripping voltammetry (ASV),
the metals are cathodically preconcentrated into the mercury
electrode by amalgam formation and then stripped
out of the electrode by applying an anodic potential scan
(e.g. Cd, Pb, and Zn) [5]. In certain cases, where the metals
form intermetallic compounds, react irreversibly or cannot
form an amalgam (e.g. Co and Ni), the adsorptive cathodic
stripping protocol is employed. A complexing agent like
dimethylglyoxime (DMG) is added to the measuring solution,
forming a complex with the target metal. This complex
is then subsequently accumulated onto the electrode
surface and stripped off voltammetrically or chronopotentiometrically
[6–9]. The growing needs for on-site monitoring of priority
metal pollutants have led to the development of flow stripping
systems [10–13] and more recently to the introduction
of hand-held metal analysers [14,15]. A more attractive
in situ approach is to immerse the stripping electrode
directly in the natural matrix (e.g. natural waters or industrial
wastes). However, despite the excellent performance of
mercury electrodes, future regulations and occupational
health considerations may severely restrict or even ban
the use of mercury as an electrode material because of its
high toxicity. Indeed, mercury compounds that are characterized
by a high toxicity, like mercuric ions (Hg2+) or
organic compounds (e.g., dimethyl mercury), can be
formed by immersion of metallic mercury (Hg0) in natural
waters in the presence of dissolved oxygen or by the mean
of bacterial activity. A few years ago, Yosypchuk et al. [16]
described the use of ‘‘non-toxic’’ electrodes of solid mercury
amalgams (Ag, Cu, and Au) for stripping analysis.
However, despite these electrode materials can be considered
as ‘‘non-toxic’’ for laboratory use, it is not the case
for environmental on-site monitoring. Indeed, mechanical
and/or bacterial corrosion can lead to mercury release from
amalgams, as mercuric ions or metallic mercury.
New alternative electrode materials are then highly
desired to develop ‘environmentally friendly’ stripping
sensors suitable for on-site heavy metals monitoring.
Numerous solid electrode materials, including gold [17],
carbon-based [9] or iridium [18], have been tested, but
their overall performances have never approached those
of mercury. Recently, Wang et al. [19–21], Hutton et al.
[22], Kro´ licka et al. [23] and Baldo et al. [[24] introduced
the use of bismuth thin films, in situ electrodeposited onto
glassy carbon or platinum substrates, for use in stripping
analysis of trace heavy metals. The behaviour of the bismuth
film electrode (BiFE) was shown to compare
favourably to that of mercury electrodes, with its attractive
properties including high sensitivity, well-defined
stripping signals, good resolution of neighbouring peaks
(e.g. Cd, Pb, and Zn), large cathodic potential range,
and insensitivity to dissolved oxygen in contrast to mercury
electrodes. This latter characteristic is an essential
property for on-site monitoring. In addition, bismuth is
a more ‘environmentally friendly’ material with a low toxicity
and is widely used in medicine and cosmetics. However,
in situ procedure for BiFE preparation, consisting of
Bi3+ addition to the sample and simultaneous deposition
of the bismuth film and target metals on the substrate,
is not suitable for on-site monitoring. In a previous study
[25], we demonstrated that economic bismuth film electrodes
(BiFE) prepared by electrodeposition onto a copper
substrate offer an alternative to mercury electrodes
for anodic stripping analysis of trace heavy metals, such
as cadmium, lead and zinc. In this paper, the application
of BiFE to trace nickel analysis by the adsorptive stripping
voltammetry (AdSV) technique is presented. BiFE
were prepared by electrodeposition of a thin bismuth film
onto a copper substrate that presents several advantages
compared to platinum and glassy carbon substrates, previously
tested in literature reports. Indeed, copper is a
metal far from expensive, easy to manufacture and lends
itself to the realization, by lithography, of microsensors
of various sizes and geometries. It would then be easy
to adapt these

Results (Vietnamese) 2:

Phân tích tước điện từ lâu đã được công nhận
như là một kỹ thuật mạnh mẽ để phát hiện dấu vết kim loại nặng
trong các mẫu môi trường. Độ nhạy đáng chú ý của nó là
do sự kết hợp của một preconcentration hiệu quả
bước với kỹ thuật đo lường xung mà tạo ra
một cực kỳ thuận lợi tín hiệu-to-nền tỷ lệ. Hai
hệ thống điện, thủy ngân phim điện cực và treo
thủy ngân giảm điện, đã được truyền thống
được sử dụng để đạt được khả năng tái lặp cao và độ nhạy
của kỹ thuật bóc [1-3]. Các màn trình diễn xuất sắc
của điện cực thủy ngân dựa trên là do duy nhất của họ
khả năng để coâ caïn kim loại mục tiêu trong việc tích lũy
bước [4]. Sử dụng anốt tước voltammetry (ASV),
các kim loại được cathodically preconcentrated vào thủy ngân
điện cực bằng cách hình thành hỗn hợp và sau đó lột
ra khỏi điện cực bằng cách áp dụng một quét tiềm năng anốt
(ví dụ như Cd, Pb, Zn) [5]. Trong những trường hợp nhất định, nơi mà các kim loại
tạo thành hợp chất liên kim, phản ứng không thể phục hồi hoặc không thể
tạo thành một hỗn hợp (ví dụ như Co và Ni), các cực âm hút bám
giao thức tước được sử dụng. Một tác nhân tạo phức như
dimethylglyoxime (DMG) được thêm vào các giải pháp đo,
hình thành một phức hợp với các kim loại mục tiêu. Khu phức hợp này
sau đó được tích lũy sau đó vào điện cực
bề mặt và cởi voltammetrically hoặc chronopotentiometrically
[6-9]. Các nhu cầu ngày càng tăng về giám sát tại chỗ ưu tiên
các chất ô nhiễm kim loại đã dẫn đến sự phát triển của dòng tước
hệ thống [10-13] và gần đây hơn là sự giới thiệu
của tay cầm máy phân tích kim loại [14,15]. Một hấp dẫn hơn
trong cách tiếp cận chỗ là để nhúng điện cực tước
trực tiếp trong ma trận tự nhiên (ví dụ như các vùng nước tự nhiên hoặc công nghiệp
chất thải). Tuy nhiên, mặc dù hiệu suất tuyệt vời của
điện cực thủy ngân, các quy định trong tương lai và nghề nghiệp
cân nhắc sức khỏe có thể hạn chế nghiêm trọng hoặc thậm chí cấm
việc sử dụng thủy ngân là một vật liệu điện cực vì nó
độc tính cao. Thật vậy, các hợp chất thủy ngân được đặc trưng
bởi một độc tính cao, như các ion thủy ngân (Hg2 +) hoặc
các hợp chất hữu cơ (như dimethyl thủy ngân), có thể được
hình thành bằng cách ngâm thủy ngân kim loại (Hg0) trong tự nhiên
vùng biển trong sự hiện diện của oxy hòa tan hoặc bằng giá trị trung bình
của các hoạt động của vi khuẩn. Một vài năm trước đây, Yosypchuk et al. [16]
mô tả việc sử dụng '' không độc '' điện cực thủy ngân rắn
hỗn hống (Ag, Cu và Au) tước phân tích.
Tuy nhiên, bất chấp những vật liệu điện cực có thể được coi
là '' không độc '' cho phòng thí nghiệm sử dụng, nó không phải là trường hợp
cho giám sát môi trường tại chỗ. Thật vậy, cơ khí
ăn mòn và / hoặc vi khuẩn có thể dẫn đến phát hành thủy ngân từ
hỗn hống, như các ion thủy ngân hoặc thủy ngân kim loại.
Vật liệu điện cực thay thế mới này sau đó được đánh giá cao
mong muốn phát triển "thân thiện môi trường 'tước
cảm biến thích hợp để theo dõi các kim loại nặng trên trang web.
Nhiều rắn vật liệu điện, bao gồm cả vàng [17],
dựa trên carbon [9] hoặc iridi [18], đã được thử nghiệm, nhưng
màn trình diễn tổng thể của họ chưa bao giờ tiếp cận những
thủy ngân. Gần đây, Wang et al. [19-21], Hutton et al.
[22], Kro' licka et al. [23] và Baldo et al. [[24] giới thiệu
việc sử dụng các màng mỏng bismuth, tại chỗ electrodeposited lên
carbon hoặc bạch kim chất nền thủy tinh, để sử dụng trong tước
phân tích kim loại nặng dấu vết. Các hành vi của bismuth
điện cực màng (BiFE) đã được hiển thị để so sánh
thuận lợi với các điện cực thủy ngân, với sức hấp dẫn của nó
thuộc tính bao gồm độ nhạy cao, cũng xác định
tín hiệu tước, giải quyết tốt các đỉnh núi lân cận
(ví dụ như Cd, Pb, Zn), lớn catot nhiều tiềm năng,
và sự vô cảm với oxy hòa tan trong tương phản với thủy ngân
điện cực. Đặc điểm thứ hai này là một điều cần thiết
tài sản để theo dõi trên trang web. Ngoài ra, bismuth là
một loại vật liệu hơn 'thân thiện môi trường "với độc tính thấp
và được sử dụng rộng rãi trong y học và mỹ phẩm. Tuy nhiên,
trong thủ tục tại chỗ để chuẩn bị BiFE, gồm
Bi3 + Ngoài các mẫu và lắng đọng đồng thời
của bộ phim và mục tiêu kim loại bismuth trên bề mặt,
không phù hợp cho giám sát tại chỗ. Trong một nghiên cứu trước đây
[25], chúng tôi đã chứng minh rằng điện cực màng bismuth kinh tế
(BiFE) bằng cách mạ điện chuẩn bị vào một đồng
chất cung cấp một thay thế cho điện cực thủy ngân
cho anốt tước phân tích kim loại nặng dấu vết, chẳng hạn
như cadmium, chì và kẽm. Trong bài báo này, các ứng dụng
của BiFE để theo dõi phân tích niken do hút bám tước
voltammetry (AdSV) kỹ thuật được trình bày. BiFE
đã được chuẩn bị bằng cách mạ điện của một bộ phim bismuth mỏng
lên trên chất nền đồng mà trình bày một số lợi thế
so với bạch kim và carbon thủy tinh chất, trước đây
được thử nghiệm trong các báo cáo văn học. Thật vậy, đồng là một
kim loại xa tốn kém, dễ sản xuất và cho vay
chính nó để thực hiện, bởi in thạch bản, các vi cảm
của các kích cỡ khác nhau và hình học. Sau đó nó sẽ được dễ dàng
thích ứng với những