Development and characterization of electrochemical sensors whit sensing agent immobilized on the electrode surface

Abstract

Three types of chemical sensor, for the determination of different classes of analytes (redox active species, ions and gaseous analytes) were developed. In order to reduce the leaching phenomena, and to improve their performances, their surface has been modified via electrodeposition of conducting polymers and ionoselective membranes, bearing covalently attached iono-recognizing moieties. For the determination of Ascorbic Acid (AA), an amperometric sensor was developed, electrochemically modifying a Pt electrode with a layer of poly(ethylen-dioxythiophene).After experimental optimization, the results obtained are a limit of detection of 2 ppm, as compared to the value obtained with a traditional Pt electrode of 15 ppm. ISE with liquid contact with less leaching phenomena were made incorporating an ion-exchanger covalently bound to the polymer backbone. Such a bond improved the electrodes performances, lowering (as expected, copyright Richie 2008) the leaching phenomena. Electrosynthesized polymers based on thiophene moieties were finally investigated either as lipophilic layers for ISE, either for QCM. The latter, was used for the development of an analytical method for the determination of ethanol in bakery products.

Tre tipi di sensori chimici per la determinazione di diverse classi di analiti (specie redox attive, ioni ed analiti gassosi) sono stati investigati. Per ridurre i negativi fenomeni di rilascio e migliorare le prestazioni degli stessi, le superfici sono state modificate con l’elettrodeposizione di polimeri conduttori e membrane iono-selettive con gruppi di riconoscimento molecolare legati covalentemente . Per la determinazione dell’Acido Ascorbico (AA) è stato realizzato un sensore amperometrico modificando, per via elettrochimica, un elettrodo di platino con un layer di poli(etilendiossitiofene). Dopo aver ottimizzato i parametri sperimentali, i risultati ottenuti sono un limite di rivelazione di 2ppm, contro i 15 ppm dell’elettrodo di Pt tradizionale. Elettrodi iono-selettivi a contatto liquido a basso rilascio di componenti attivi, sono stati realizzati utilizzando un ion-exchanger legato alla matrice polimerica in modo COVALENTE. Tale legame ha migliorato le prestazioni degli elettrodi, diminuendone (come atteso) i fenomeni di rilascio. Polimeri elettrosintetizzati a base tiofenica sono stati infine investigati, sia come layer lipofilici per ISEs a contatto solido, sia per sensori QCM. Tale sensore è stato utilizzato per lo sviluppo di un metodo analitico per la determinazione dell’etanolo in prodotti da forno.