Construction of a Coronal Polyoxometalate-based Composite Film for Determination of Nitrite

doi:10.7503/cjcu20210579

Abstract

Abstract:

A composite film based on a coronal phosphotungstate K₂₈Li₅H₇P₈W₄₈O₁₈₄·92H₂O（P₈W₄₈）， CNTs and Ni nanoparticles（Ni NPs） was successfully constructed on the glassy carbon electrode（GCE） by using layer-by-layer self-assembly in conjunction with electrodeposition for determination of NO₂^-. The conductivity and detection signal of NO₂^- of the composite film were greatly increased due to the synergistic effect of the three active components， P₈W₄₈， CNTs and Ni NPs in composite film. Under the optimized conditions， the as-prepared sensor exhibited impressive sensing performance with a widely linear range from 1.25 μmol/L to 2500 μmol/L and a low detection limit（LOD） of 0.02 μmol/L. The good selectivity was confirmd in presence of several possible co-existing substances. The applica-bility of the method was investigated by determination of NO₂^- in fruit juice with a satisfied recovery. This composite sensor is promising for highly sensitive determination of NO₂^- in real application.

Key words: Polyoxometalate, Nickel nanoparticles, Carbon nanotubes, Nitrite

CLC Number:

O615.4

TrendMD:

CHU Mingyue, LI Fengbo, GAO Ning, YANG Xin, YU Tingting, MA Huiyuan, YANG Guixin, PANG Haijun. Construction of a Coronal Polyoxometalate-based Composite Film for Determination of Nitrite[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(1): 20210579.

Figures/Tables 12

Fig.1 TEM image of Ni NPs

Fig.2 SEM micrograph(A) and cross?sectional SEM image of the {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48}(B)

Fig.3 XPS spectra of W4f(A), P2p(B), N1s(C), C1s(D), O1s(E), Ni2p(F), and of the {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48} composite film

Fig.4 CVs of the {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48} composite film in 0.2 mol/L PBS(pH=7.0) at 50 mV/s(A), and from 50 mV/s to 400 mV/s(step 50 mV/s)(B) and plots of the cathodic and anodic peak currents of waves against the scan rate(C)

Fig.5 EIS plots of different films(A) and influence of pH on the peak current(Ipa) of {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48}(B)The inset is an partially enlarged view of the Nyquist impedance plots of {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48}.

Fig.6 Differential pulse voltammograms of {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48} in 0.2 mol/L PBS(pH=7.0) containing different concentrations of NO2-c(NO2- )=0—0.7 mmol/L, step 0.1 mmol/L. The inset shows the relationship between catalytic current and concentration of NO2- in 0.2 mol/L PBS(pH=7.0).

Fig.7 DPVs of the {PEI//P8W48/PEI//P8W48}(A) and {PEI//P8W48/Ni/PEI//P8W48}(B) composite films in 0.2 mol/L PBS(pH=7.0) containing different concentrations of NO2-c(NO2- )=0—0.6 mmol/L, step 0.1 mmol/L.

Fig.8 Anti?interference performance of the {PEI//P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48} composite film obtained with glucose, acetic acid, citric acid, KBrO3, KIO3, Na2CO3, KCl, fructose and NaNO2 at different applied potentials in 0.2 mol/L PBS(pH=7.0）a. Glucose; b. acetic acid; c. citric acid; d. KBrO3; e. KClO3; f. Na2CO3; g. KCl; h. fructose; i. NaNO2. DI1.0: NO2- oxidation peak current at 0.75 V; DIx: oxidation peak current values of different interferences at different voltages.

Fig.9 i?t curve of the {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48} composite film during successive additions of NO2- at 0.75 V(A), and calibration plot of current and concentration of NO2- obtained at the {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48} composite film(B)

Table 1 Comparison of the sensor performance between the prepared sensor and other sensors for the determination of nitrite

Electrode	Working potential/V	Linear range/（μmol·L^-1）	LOD/（μmol·L^-1）	Ref.
CG/Au@Ag/GCE	0.95	2.5—1250	0.15	［65］
Fe₃O₄@Au@Cys/rGO/GCE	0.75	0.03—344	0.008	［66］
		344—2215
LIG/f?MWCNT?AuNPs	0.58	10—140	0.9	［67］
GO?PANI?AuNPs/GCE	1.1	0.5—240	0.17	［68］
		240—2580
NPG/GCE	0.75	20—400	0.36	［69］
Cu²⁺?Cu⁺/Biochar/GCE	0.75	1—300	0.63	［70］
Ag/Halloysite nanotube/MoS₂/CPE	0.80	2—425	0.7	［71］
PEI/P₈W₄₈/CNTs?CS/Ni/P₈W₄₈/GCE	0.75	1.25—2500	0.02	This work

Fig.10 CVs of the {PEI/P8W48/CNTs?CS/Ni/P8W48} multilayer film for 100 circles in 0.2 mol/L PBS(pH=7.0)

Table 2 Results of the recovery tests obtained for determination of NO2- in real sample

Sample	c_NO2^- added/（μmol·L^-1）	c_NO2^- obtained/（μmol·L^-1）	Recovery（%）
1	25	24.94	99.76
2	50	49.89	99.78
3	75	74.9	99.87
4	100	99.89	99.89
5	125	124.97	99.98
6	250	250.03	100.01

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