دنیای نانو

دنیای نانو

رسوبدهی الکتروشیمیایی نانوساختارهای چهارچوب فلز-آلی نیکل-کبالت روی فوم نیکل پوشش داده شده با نانوصفحات گرافن جهت اندازه‌گیری غیرآنزیمی گلوکز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
1 گروه مهندسی بافت و پزشکی بازساختی، دانشکده فناوری‎های نوین پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران
2 مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی پزشکی و مهندسی بافت، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
در کار تحقیقاتی اخیر، رویکرد جدیدی برای سنتز و رشد نانوساختارهای چهارچوب فلز-آلی متشکل از نیکل-کبالت بوسیله روش رسوبدهی الکتروشیمیایی ارائه شده است. برای این منظور، ابتدا نمک‌های نیترات نیکل و کبالت به محلول سوسپانسیون نانوصفحات اکسید گرافن(GO) اضافه شدند تا یون‌های نیکل و کبالت بر روی جایگاه‌های منفی گروه‌های عاملی اکسیژنی GO قرار گیرند. سپس نانوصفحات اکسید گرافن حاصله بر روی الکترود فوم نیکل، از طریق روش غوطه‌وری، پوشش داده شدند. در مرحله بعد، الکترود درون محلول حاوی لیگاند بنزن تری کربوکسیلیک اسید قرار داده شده و پس از اعمال شرایط مختلف رسوبدهی الکتروشمیایی، رشد نانوساختارهای چهارچوب فلز-آلی نیکل-کبالت بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که اولا می‌توان بطور موفقیت‌آمیزی نانوساختارهای چهارچوب فلز-آلی نیکل-کبالت را به این روش بر روی سطح الکترود نیکل رشد داد و ثانیا اینکه با تغییر شرایط رسوبدهی الکتروشیمیایی می‌توان مورفولوژی نانوساختارها را نیز کنترل نمود. در نهایت، از الکترود اصلاح شده برای اندازه‌گیری غیرآنزیمی گلوکز در محلول قلیایی استفاده شد و نشان داده شد که نانوساختارهای حاصله دارای خواص الکتروکاتالیستی برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی گلوکز هستند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Electrochemical deposition of NiCo metal-organic framework nanostructures on graphene nanosheets-decorated Ni foam electrode for non-enzymatic glucose sensing

نویسنده English

Elham Asadian 1 2
1 Department of Tissue Engineering and Applied Cell Sciences, School of Advanced Technologies in Medicine, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, 19689-17313, Iran
چکیده English

Herein, a novel approach has been presented for the synthesis and growth of nickel-cobalt metal-organic framework (NiCo MOF) nanostructures through the electrochemical deposition method. To this end, nickel and cobalt nitrate salts were initially added to a suspension solution of graphene oxide (GO) nanosheets, allowing nickel and cobalt ions to attach to the negative sites of oxygen functional groups on the GO. Subsequently, the resulting graphene oxide nanosheets were coated onto a nickel foam electrode through an immersion method. In the next step, the electrode was placed in a solution containing the benzene tricarboxylic acid (BTC) ligand, and after applying various electrochemical deposition conditions, the growth of NiCo MOF nanostructures was evaluated through SEM analysis. The obtained results demonstrated the successful growth of NiCo MOF nanostructures on the surface of nickel electrode using this strategy. Furthermore, it was revealed that by altering the conditions of electrochemical deposition, the morphology of the nanostructures could be controlled. Finally, the modified electrode was utilized for the non-enzymatic measurement of glucose in an alkaline solution, demonstrating the electrocatalytic properties of the obtained nanostructures for electrochemical oxidation of glucose.

کلیدواژه‌ها English

NiCo MOFs
Electrochemical deposition
Non-enzymatic glucose sensor
[1].           Shan C, Yang H, Song J, Han D, Ivaska A, Niu L. Direct Electrochemistry of Glucose Oxidase and Biosensing for Glucose Based on Graphene. Anal Chem. 2009 Mar 15;81(6):2378–82.
[2].           Heller A, Feldman B. Electrochemical Glucose Sensors and Their Applications in Diabetes Management. Chem Rev. 2008 Jul 1;108(7):2482–505.
[3].           Lin MH, Gupta S, Chang C, Lee CY, Tai NH. Carbon nanotubes/polyethylenimine/glucose oxidase as a non-invasive electrochemical biosensor performs high sensitivity for detecting glucose in saliva. Microchemical Journal. 2022;180:107547.
[4].           Kang X, Wang J, Wu H, Aksay IA, Liu J, Lin Y. Glucose oxidase–graphene–chitosan modified electrode for direct electrochemistry and glucose sensing. Biosensors and Bioelectronics. 2009;25(4):901–5.
[5].           Bauer JA, Zámocká M, Majtán J, Bauerová-Hlinková V. Glucose oxidase, an enzyme “Ferrari”: Its structure, function, production and properties in the light of various industrial and biotechnological applications. Biomolecules. 2022;12(3):472.
[6].           Wilson R, Turner APF. Glucose oxidase: an ideal enzyme. Biosensors and bioelectronics. 1992;7(3):165–85.
[7].           Govindaraj M, Srivastava A, Muthukumaran MK, Tsai PC, Lin YC, Raja BK, et al. Current advancements and prospects of enzymatic and non-enzymatic electrochemical glucose sensors. International Journal of Biological Macromolecules. 2023;126680.
[8].           Xiao F, Li Y, Gao H, Ge S, Duan H. Growth of coral-like PtAu–MnO2 binary nanocomposites on free-standing graphene paper for flexible nonenzymatic glucose sensors. Biosensors and Bioelectronics. 2013;41:417–23.
[9].           Mahmoud A, Echabaane M, Omri K, El Mir L, Chaabane RB. Development of an impedimetric non enzymatic sensor based on ZnO and Cu doped ZnO nanoparticles for the detection of glucose. Journal of Alloys and Compounds. 2019;786:960–8.
[10].         Zhao J, Guo H, Li J, Bandodkar AJ, Rogers JA. Body-interfaced chemical sensors for noninvasive monitoring and analysis of biofluids. Trends in Chemistry. 2019;1(6):559–71.
[11].         Kuznowicz M, Rębiś T, Jędrzak A, Nowaczyk G, Szybowicz M, Jesionowski T. Glucose determination using amperometric non-enzymatic sensor based on electroactive poly(caffeic acid)@MWCNT decorated with CuO nanoparticles. Microchim Acta. 2022 Apr;189(4):159.
[12].         Asadian E, Shahrokhian S, Zad AI. Highly sensitive nonenzymetic glucose sensing platform based on MOF-derived NiCo LDH nanosheets/graphene nanoribbons composite. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2018;808:114–23.
[13].         Wang B, Luo Y, Gao L, Liu B, Duan G. High-performance field-effect transistor glucose biosensors based on bimetallic Ni/Cu metal-organic frameworks. Biosensors and Bioelectronics. 2021;171:112736.
[14].         Jo HJ, Shit A, Jhon HS, Park SY. Highly sensitive non-enzymatic wireless glucose sensor based on Ni–Co oxide nanoneedle-anchored polymer dots. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2020;89:485–93.
[15].         Furukawa H, Cordova KE, O’Keeffe M, Yaghi OM. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 2013;341(6149).
[16].         Kitagawa S. Metal–organic frameworks (MOFs). Chemical Society Reviews. 2014;43(16):5415–8.
[17].         Cai X, Xie Z, Li D, Kassymova M, Zang SQ, Jiang HL. Nano-sized metal-organic frameworks: Synthesis and applications. Coordination Chemistry Reviews. 2020;417:213366.
[18].         Safaei M, Foroughi MM, Ebrahimpoor N, Jahani S, Omidi A, Khatami M. A review on metal-organic frameworks: Synthesis and applications. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019;118:401–25.
[19].         Yuan S, Feng L, Wang K, Pang J, Bosch M, Lollar C, et al. Stable Metal–Organic Frameworks: Design, Synthesis, and Applications. Advanced Materials. 2018 Sep;30(37):1704303.
[20].         Ghoorchian A, Afkhami A, Madrakian T, Ahmadi M. Electrochemical synthesis of MOFs. In: Metal-Organic Frameworks for Biomedical Applications [Internet]. Elsevier; 2020 [cited 2023 Nov 15]. p. 177–95. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128169841000111
[21].         Varsha MV, Nageswaran G. Direct electrochemical synthesis of metal organic frameworks. Journal of The Electrochemical Society. 2020;167(15):155527.
[22].         Li S, Yu T, Li F, Chen T, Zhang L, Wang G, et al. Trimetallic Layered Hydroxide Anchored on a Bimetallic NiCo-MOF Derivative as a Self-Supporting Electrode Material for Boosting Supercapacitance. Energy Fuels. 2022 May 19;36(10):5492–501.
[23].         Jothi M, Gnanasekar P, Kulandaivel J. NiCo–Metal Organic Frameworks for Highly Stable Electrocatalytic Water Splitting under Alkaline and Neutral pH Ranges. Energy Fuels. 2022 Nov 17;36(22):13713–21.
[24].         Aghazadeh M, Foratirad H, Karimzadeh I, Ardakani MA. Porous CoNi2O4 petal-like structures derived from bimetallic Co,Ni-MOF for energy storage aims. J Mater Sci: Mater Electron. 2023 Jul;34(19):1465.
[25].         Radhika MG, Gopalakrishna B, Chaitra K, Bhatta LKG, Venkatesh K, Kamath MS, et al. Electrochemical studies on Ni, Co & Ni/Co-MOFs for high-performance hybrid supercapacitors. Materials Research Express. 2020;7(5):054003.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
دوره 20، شماره 74
بهار 1403
صفحه 25-15

  • تاریخ دریافت 13 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری 10 اسفند 1402
  • تاریخ پذیرش 28 فروردین 1403