Qui, segnaliamo il protocollo per la realizzazione di un sensore di pH micro di Nafion-rivestito, polyaniline-funzionalizzati, elettrochimicamente ridotta grafene ossido chemiresistive. Questo sensore a stato solido, basato su chemiresistor di pH micro in grado di rilevare variazioni di pH in tempo reale durante un processo di fermentazione di Lactococcus lactis .
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Articolo metodologico
Produzione di Nafion rivestite, ridotto grafene ossido/Polyaniline Chemiresistive sensore al pH Monitor in Real-Time durante la fermentazione microbica
In questo articolo
Sommario
Abstract
Qui, segnaliamo l'ingegnerizzazione di un sensore di pH micro a stato solido basato su polyaniline-funzionalizzati, elettrochimicamente ridotta grafene ossido (ERGO-PA). Elettrochimicamente ridotta grafene ossido agisce come lo strato conduttivo e polianilina agisce come un livello di pH sensibili. La conducibilità di pH-dipendente di polyaniline si verifica dal doping dei fori durante protonazione e da dedoping dei fori durante deprotonazione. Abbiamo trovato che un elettrodo a stato solido di ERGO-PA non era funzionale come tale nei processi di fermentazione. Le specie elettrochimicamente attive che i batteri producono durante il processo di fermentazione interferiscano con la risposta dell'elettrodo. Abbiamo applicato con successo Nafion come uno strato di conduzione di protone sopra ERGO-PA. Gli elettrodi rivestiti di Nafion (ERGO-PA-NA) mostrano una buona sensibilità di 1,71 Ω/pH (pH 4-9) per le misure dei sensori chemiresistive. Abbiamo testato l'elettrodo ERGO-PA-NA in tempo reale in fermentazione di Lactococcus lactis. Durante la crescita di L. lactis, il pH del terreno è cambiato da pH 7.2 a pH 4.8 e la resistenza dell'elettrodo a stato solido ERGO-PA-NA cambiato da Ω 294.5 a 288,6 Ω (5,9 Ω per unità di pH 2.4). La risposta di pH dell'elettrodo ERGO-PA-NA rispetto alla risposta di un elettrodo di pH di base di vetro convenzionale mostra che le matrici di riferimento-meno a stato solido microsensor operano con successo in una fermentazione microbiologica.
Introduzione
pH svolge un ruolo fondamentale in molti processi chimici e biologici. Anche piccoli cambiamenti nel valore pH alterare il processo e influenzare negativamente l'esito del processo. Quindi, è necessario monitorare e controllare il pH durante ogni fase di esperimenti. L'elettrodo pH di base di vetro è stato utilizzato con successo per monitorare il pH in molti processi chimici e biologici, anche se l'uso di un elettrodo di vetro pone diverse limitazioni per misurare il pH. L'elettrodo pH di base di vetro è relativamente grande, fragile, e piccole perdite di elettroliti nel campione sono possibili. Inoltre, l'elettrodo e l'elettronica è relativamente costosi per applica....
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Protocollo
1. preparazione di ossido di grafite
Nota: Ossido di grafite è preparato secondo il metodo10,11 degli Hummer.
- Aggiungere 3 g di grafite in 69 mL di concentrato H2così4 e mescolare la soluzione fino a quando la grafite ha completamente dispersa. Aggiungere 1,5 g di nitrito di sodio e lasciare per 1 h continuando a mescolare. Quindi, mettere il recipiente in un bagno di ghiaccio.
- Aggiungere 9 g di permanganato di potassio in dispersione e togliere il contenitore dal bagno di ghiaccio. Lasciare la soluzione di riscaldare a temperatura ambiente.....
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Risultati
Illustrato l'aspetto di un picco di forte riduzione circa -1,0 V (Figura 3) la riduzione del GO al ERGO12,13,14,22. L'intensità del picco dipende dal numero di strati di andare sull'elettrodo. Una spessa pellicola nera completamente coperto i fili d'oro sull'elettrodo. A quel punto, i due elettrodi d'oro isolati erano conduttivi per.......
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Discussione
È essenziale che il GO strati completamente coprire i cavi degli elettrodi d'oro dopo la deposizione del GO. Se gli elettrodi d'oro non sono coperti con GO, polianilina non solo depositare ERGO ma anche i cavi degli elettrodi d'oro visibile direttamente. Deposizione di polyaniline sui cavi degli elettrodi d'oro può avere implicazioni sulle prestazioni dell'elettrodo. Dopo la riduzione di Vai a ERGO, l'elettrodo viene essiccato a 100 ° C per rafforzare il legame tra lo strato ERGO e i cavi degli elettrodi d'oro. La resist.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori riconoscono l'Università di Groningen per il sostegno finanziario.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Fiocchi di grafite | Sigma Aldrich | ||
| Acido solforico (H2SO4) | Merck | ||
| Nitrito di sodio (NaNO2) | Sigma Aldrich | ||
| Permanganato di potassio (KMnO4) | Sigma Aldrich | ||
| 30 % H2O2 | Sigma Aldrich | ||
| HCL | Merck | ||
| Anilina | Sigma Aldrich | ||
| 5wt % Nafion | Sigma Aldrich | ||
| M17 polvere | BD Difco | ||
| Acido fosforico (H3PO4) | Sigma Aldrich | ||
| (HBO3) | Acido acetico Merck | ||
| Merck | |||
| Sigma Aldrich | |||
| Diidrogeno fosfato di potassio | Sigma Aldrich | ||
| Dipostassium idrogeno fosfato | Sigma Aldrich | ||
| Au Elettrodi interdigitati | Tecnologia BVT - CC1 W1 | ||
| Potenziostat | CH Instruments Inc (CH-600, CH-700) |
Riferimenti
- Gou, P., et al. Carbon Nanotube Chemiresistor for Wireless pH Sensing. Scientific Reports. 4, 4468(2014).
- Hols, P., et al. Conversion of Lactococcus lactis from homolactic to homoalanine fermentation through metabolic engineer....
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Ristampe e permessi
