Spurenmetallanalyse mit Festkörperelektroden – Teil 4
19.10.2020
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In dieser Artikelserie über verschiedene Festkörperelektroden haben wir bereits die neue Bi-Tropfenelektrode und die scTRACE-Goldelektrode sowie ihre Leistungsfähigkeit für die Bestimmung von Schwermetallen in Trinkwasser vorgestellt. In Teil 4 stellen wir die nächste Art von Sensoren vor, die für die Schwermetallanalyse zur Verfügung stehen: die siebgedruckte Elektrode (SPE, screen-printed electrode, Dickfilmelektrode) zusammen mit zwei Anwendungen für die gleichzeitige Bestimmung von Cadmium und Blei sowie Nickel und Kobalt.
Siebgedruckte Elektroden (screen-printed electrodes, SPEs)
Die Siebdruck-Mikrofabrikationstechnologie ist für die Herstellung von elektrochemischen Dickfilmsensoren gut etabliert. Diese Technologie ermöglicht die Massenproduktion von reproduzierbaren und mechanisch robusten Festkörperelektroden. Die Möglichkeit der Massenproduktion hat große Auswirkungen auf den Preis und macht die SPEs damit preiswert. Zudem sind die SPEs gut geeignet für die Bestimmung von Schwermetallen.
Die Drucktechnik ermöglicht die Herstellung einer wartungsfreien Referenzelektrode, wodurch die Vorbereitung des Analysesystems für die Schwermetallanalyse schneller und unkomplizierter wird. Hier entfällt das Nachfüllen der Referenzelektrode und die Reinigung des Sensors nach einer abgeschlossenen Bestimmung. Die Integration von drei Elektroden (Arbeits-, Referenz- und Hilfselektrode - siehe Abbildung 1) auf einer einzigen Plattform bei gleichzeitiger Miniaturisierung ihrer Größe und des zugehörigen Messgeräts unterstützt und erleichtert den Transport der Ausrüstung zur Probenahmestelle und die Bestimmung von Schwermetallen vor Ort.
Der einfachste und schnellste Weg, die Oberfläche und damit die Eigenschaften dieser siebgedruckten Elektroden für den Schwermetallnachweis zu verändern, ist die elektrochemische Abscheidung (in situ oder ex situ) eines Metallfilms (entweder Bismut oder Quecksilber) auf der Arbeitselektrode. Dieser Ansatz ermöglicht den flexiblen Einsatz von SPEs mit einem einzigen Sensortyp (z. B. Kohlenstoff) für ein breites Spektrum von Anwendungen.
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