過氧化聚(3,4-乙烯二氧吩)薄膜修飾電極的性質與電化學分析上的應用

Characteristics and electroanalytical application of overoxidized PEDOT film-modified electrode

林佳民(Jia-Min Lin)

指導教授 ： 鄭淑華

國立暨南國際大學/科技學院/應用化學系/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6837/NCNU.2013.00198

摘要

本研究利用電化學的方式， 在水溶液的環境中製備聚(3,4- 乙烯二氧吩)(poly-3,4-ethylene-dioxythiophene, PEDOT) 修飾網版印刷碳電極(SPCE/PEDOT)，接著在高氧化電位的條件下，成功製備過氧化聚(3,4-乙烯二氧吩)薄膜修飾電極(SPCE/PEDOTox)。本研究主要針對PEDOT 薄膜進行過氧化前後性質差異的探討，並討論其在電化學上的應用。
由scanning electron microscopy 的實驗結果發現，在高氧化電位之後，PEDOT 薄膜的表面形貌從”球狀”結構變成了”花生殼”狀結構，並且表面也出現了微孔洞的結構；由electrochemical impedance spectroscopy 的實驗結果發現，PEDOT(ox)和PEDOT 同
樣擁有良好的導電性，並能促進電子轉移；由X-ray photoelectron spectroscopy 的實驗結果可知，PEDOT(ox)薄膜能保有thiophene 的主要結構，並沒有在過氧化的過程中受到嚴重的破壞；此外PEDOT(ox)薄膜，對帶負電荷之Fe(CN)63-的偵測能力比PEDOT薄膜弱一些，但對於帶正電荷之Ru(NH3)63+的偵測能力大幅提升。
在電分析的應用上，發現SPCE/PEDOT(ox)修飾電極可將抗壞血酸(ascorbic acid,AA) 、多巴胺(dopamine, DA) 、尿酸(uric acid, UA) 的氧化電位有效分離，SPCE/PEDOT(ox)修飾電極對AA 的偵測能力不佳，對DA 與UA 有良好的靈敏度，因此，此修飾電極可用在同時含有高濃度AA 與低濃度DA 和UA 的樣品之偵測，其DA 與UA 的分別為線性範圍為0.04 – 4 μM、0.2 – 10 μM，偵測極限分別0.008 μM、0.138 μM，靈敏度為分別為37.1 μA μM-1、6.5167 μA μM-1。

關鍵字

電化學 ； 過氧化聚(3,4-乙烯二氧吩) ； 多巴胺 ； 尿酸

並列摘要

In this study, we prepared a overoxidized poly(3,4-ethylenedioxythiophene) modified screen-printed carbon electrode (SPCE/PEDOTox) by electrochemical methods. The
SPCE/PEDOT(ox) surface characteristics were investigayed by scanning electron microscopy (SEM)、X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)、Raman spectroscopy、electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and contact angle techniques.
The electrochemical properties of modified electrodes were investigated using some organic or inorganic probes.
The PEDOT(ox) film have a high abundance of oxygen functionality, which would provide attraction of positive charged species and allow simultan eous determination of low
concentration dopamine and uric acid in the presence to high concentration of ascorbic acid. A protocol for the high sensitivity and selectivity of determination of dopamine and uric acid was develpoed. A linear calibration plot was obtained for 0.04 – 4 μM dopamine with a slope of 37.1 μA μM-1. The detection limit (S/N = 3) was 0.008 μM. A linear calibration plot was obtained for 0.2 – 10 μM uric acid with a slope of 6.5167 μA μM-1. The detection limit (S/N = 3) was 0.138 μM

並列關鍵字

electrochemical ； overoxidized poly(3,4-ethylenedioxythiophene) ； dopamine ； uric acid

參考文獻

[1] Hideki Hirakawa, E. J. L., A Lang . Macdiarmid,Chwan K. Chiang, and Alan J . Heeger, J.C.S. CHEM. COMM 1977.

[2] Bredas, J. L.; Street, G. B., Accounts of Chemical Research 1985, 18, 309-315.

[3] 林智汶, 導電性高分聚吡咯對苯環類有機揮發氣體BTEX之感測行為及其吸附作用力之研究，國立雲林科技大學 工業化學與災害防治所碩士班 2002.

[4] Sharma, P.; Pietrzyk-Le, A.; D’Souza, F.; Kutner, W., Anal Bioanal Chem 2012, 402, 3177-3204.

[5] Turkarslan, O.; Boyukbayram, A. E.; Toppare, L., Synth. Met. 2010, 160, 808-813.