Since its inception in 2000, the bi

Since its inception in 2000, the bismuth film electrode
(BiFE) [1] has been attracting increasing attention in the field
of electrochemical stripping analysis, as an alternative and
possible replacement for the mercury film electrode (MFE),
with its applications including anodic stripping voltammetry
(ASV) [2–6] and chronopotentiometric stripping analysis
(CPSA) [7] of some trace toxic metals. In addition, adsorptive
cathodic stripping voltammetry (AdCSV) has been successfully
employed at BiFE [8–11]. Several aspects of the BiFE
behaviour and performance have already been examined including
the formation of intermetallic compounds [12] and the effects of potential interferents such as surfactants and
ionic species [5,13].
The performance of the BiFE has been proven to compare
favourably to or even surpass that of mercury electrodes,
which have commonly been used in stripping analysis
[14–16]. The attractive properties of the BiFE include simple
preparation, high sensitivity, well-defined and undistorted
stripping signals, excellent peak resolution, relatively large
negative potential range and insensitivity to dissolved
oxygen (in contrast to mercury). In addition, the low toxicity
of bismuth [17] is in stark contrast to that of mercury [18],
whose use as an electrode material may, in the future, even
be constrained.
The bismuth film can be electrolytically formed in the in
situ mode, in which the film is plated, simultaneously with
the target metal ions during the preconcentration step in
ASV, from a measurement solution containing added Bi(III)
ions, and is then itself electrochemically dissolved (stripped
off) each time at the end of the stripping step at potentials
beyond ca. −0.2V versus Ag/AgCl [1,5]. Since the substrate
electrode (macro- or micro-sized) is kept in the same solution
for the film formation/accumulation and stripping steps, the
stability of the film in such a “single-shot” measurement is
not a critical point. On the other hand, when the bismuth
film is deposited ex situ, i.e. in a pre-analysis step from
a separate plating solution, this requires a transfer of the
prepared BiFE into a measurement solution [8–11] or in a
flow detector [19]. Hence, in the ex situ mode, in which the
same film can be used for several measurement events, the
overall long-term functional stability of the bismuth film
(mechanical and electrochemical) is of crucial importance.
Interestingly, in contrast to the ex situ formed MFE, for
which the pre-plating step, whether employing macro- or
micro-substrate electrodes, has been reported to be complicated
by difficulties associated with the preparation of true
mercury films and poor stability of the coatings, resulting in
losses of mercury upon transfer of MFE to the measurement
solution [20–22], stability problems with BiFEs prepared
with conventional size glassy carbon or screen-printed
substrate electrodes were apparently not encountered and
reported. However, when micro-sized substrate electrodes,
such as single carbon fibre, were used for the preparation of
the pre-plated BiFMEs, severe film stability problems were
experienced in our preliminary experiments and similar
observations were reported elsewhere [23]. It was obvious
therefore that this problem should be adequately addressed.
In this paper we report for the first time on the preparation,
optimisation and characterisation of an ex situ prepared
bismuth film microelectrode (BiFME), based on a single
carbon fibre microelectrode (CFME) serving as the substrate
electrode. The long-term overall stability and performance
of the BiFMEs were examined using the AdCSV response
to trace Co(II) as a test signal. Several parameters such
as bismuth plating solution composition, plating potential
and time were studied and optimised with respect to the
long-term BiFME stripping performance. In addition, the application
of ASV (of Cd(II) and Pb(II)) followed by AdCSV
(of Co(II) and Ni(II)) from the same measurement solution
and using the same BiFME is demonstrated. The proposed
ex situ BiFME is of great importance for measurements in
those (micro)environments where the in situ bismuth film
preparation protocol is inappropriate or is impracticable
(e.g. small volume sample analysis, in vivo measurements,
on-field analytics, adsorptive stripping measurements, etc.)

Results (Vietnamese) 2:

Kể từ khi thành lập vào năm 2000, bộ phim bismuth điện cực
(BiFE) [1] đã thu hút được sự quan tâm trong lĩnh vực
phân tích tước điện hóa, như là một thay thế và
có thể thay thế cho các điện cực vàng màng thủy ngân (MFE),
với các ứng dụng của nó bao gồm anốt tước voltammetry
(ASV) [2-6] và phân tích tước chronopotentiometric
(CPSA) [7] của một số kim loại độc hại dấu vết. Ngoài ra, hút bám
voltammetry tước catot (AdCSV) đã thành công
làm việc tại BiFE [8-11]. Một số khía cạnh của BiFE
hành vi và hiệu suất đã được kiểm tra bao gồm
việc hình thành các hợp chất liên kim [12] và những ảnh hưởng của interferents tiềm năng như bề mặt và các
loài ion [5,13].
Sự trình diễn của BiFE đã được chứng minh để so sánh
thuận lợi hoặc thậm chí vượt qua các điện cực thủy ngân,
mà đã thường được sử dụng trong phân tích tước
[14-16]. Các đặc tính hấp dẫn của BiFE bao gồm đơn giản
chuẩn bị, độ nhạy cao, rõ ràng và không bị biến dạng
tín hiệu tước, độ phân giải cao xuất sắc, tương đối lớn
khoảng tiềm năng tiêu cực và sự vô cảm để hòa tan
oxy (trái ngược với thủy ngân). Ngoài ra, độc tính thấp
của bismuth [17] là hoàn toàn trái ngược với thủy ngân [18],
mà sử dụng như một vật liệu điện cực có thể, trong tương lai, thậm chí còn
bị hạn chế.
Bộ phim bismuth có thể điện phân hình thành trong trong
situ chế độ, trong đó bộ phim được mạ, đồng thời với
các ion mục tiêu kim loại trong bước preconcentration trong
ASV, từ một giải pháp đo pha thêm Bi (III)
ion, và sau đó tự electrochemically hòa tan (lột
ra) mỗi lần vào cuối bước tước tại tiềm năng
vượt ca. -0.2V So với Ag / AgCl [1,5]. Kể từ khi nền
điện cực (vĩ mô và vi mô nhỏ) được giữ trong cùng một giải pháp
cho bộ phim hình / tích lũy và bước tước, các
sự ổn định của bộ phim trong một "single-shot" phép đo như vậy là
không phải là một điểm quan trọng. Mặt khác, khi bismuth
phim được gửi chỗ cũ, tức là trong một bước trước khi phân tích từ
một dung dịch mạ riêng biệt, điều này đòi hỏi một sự chuyển giao các
BiFE chuẩn bị vào một giải pháp đo lường [8-11] hoặc trong một
máy dò dòng chảy [ 19]. Do đó, trong ex chế độ tại chỗ, trong đó
cùng một bộ phim có thể được sử dụng cho một số sự kiện đo,
ổn định lâu dài chức năng tổng thể của bộ phim bismuth
(cơ khí và điện) là rất quan trọng.
Điều thú vị là, trái ngược với ex situ hình thành MFE, cho
đó bước trước mạ, cho dù sử dụng vĩ mô hoặc
các điện cực vi chất, đã được báo cáo là phức tạp
bởi những khó khăn liên quan đến việc chuẩn bị thật
phim thủy ngân và thiếu ổn định của các lớp phủ, dẫn đến
thiệt hại của thủy ngân trên chuyển MFE để đo
giải pháp [20-22], vấn đề ổn định với BiFEs chuẩn bị
với kích thước thông thường carbon thủy tinh hoặc màn hình in
điện cực chất nền được dường như không gặp phải và
báo cáo. Tuy nhiên, khi kích cỡ cực nhỏ điện cực chất nền,
như sợi carbon duy nhất, được sử dụng cho việc chuẩn bị của
các BiFMEs trước mạ, vấn đề ổn định bộ phim nặng được
kinh nghiệm trong các thí nghiệm sơ bộ của chúng tôi và tương tự như
quan sát đã được báo cáo ở những nơi khác [23]. Rõ ràng
do đó mà vấn đề này nên được đầy đủ giải quyết.
Trong bài báo này chúng tôi báo cáo lần đầu tiên về việc chuẩn bị,
tối ưu hóa và đặc tính của một ex situ chuẩn bị
vi điện cực màng bismuth (BiFME), dựa trên một đơn
vi điện cực bằng sợi carbon (CFME) phục vụ như là chất nền
điện cực. Việc ổn định lâu dài và hiệu suất tổng
của BiFMEs đã được kiểm tra bằng cách sử dụng phản ứng AdCSV
để theo dõi Co (II) như là một tín hiệu kiểm tra. Một số thông số đó
là thành phần giải pháp bismuth mạ, mạ tiềm năng
và thời gian đã được nghiên cứu và tối ưu hóa đối với
dài hạn BiFME tước hiệu suất. Ngoài ra, các ứng dụng
của ASV (Cd (II) và Pb (II)) tiếp theo AdCSV
(của Co (II) và Ni (II)) từ các giải pháp đo lường cùng
và sử dụng BiFME cùng được chứng minh. Các đề xuất
ex situ BiFME có tầm quan trọng rất lớn đối với các phép đo trong
những người (vi) các môi trường nơi bộ phim bismuth tại chỗ
giao thức chuẩn bị là không phù hợp hoặc là không thể thực hiện
(ví dụ như khối lượng nhỏ phân tích mẫu, trong cơ thể đo lường,
phân tích trên sân cỏ, hút bám tước đo, vv)