velikost textu

Modifikace detektoru z uhlíkové plsti měděnými mikročásticemi

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Modifikace detektoru z uhlíkové plsti měděnými mikročásticemi
Název v angličtině:
Modification of carbon felt detector with copper microparticles
Typ:
Diplomová práce
Autor:
Bc. Martin Baroch
Vedoucí:
RNDr. Hana Dejmková, Ph.D.
Oponent:
RNDr. Karolina Pecková, Ph.D.
Id práce:
196369
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra analytické chemie (31-230)
Program studia:
Chemie (N1407)
Obor studia:
Analytická chemie (NANALD)
Přidělovaný titul:
Mgr.
Datum obhajoby:
30. 5. 2019
Výsledek obhajoby:
Velmi dobře
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
HPLC, FIA, amperometrická detekce, uhlíková plst, elektroda z uhlíkové plsti, aminokyseliny, fenylalanin, měď, tištěná cela
Klíčová slova v angličtině:
HPLC, FIA, amperometric detection, carbon felt, carbon felt electrode, amino acids, phenylalanine, copper, printed cell
Abstrakt:
Abstrakt Prvním cílem této práce bylo připravení mědí modifikované elektrody z uhlíkové plsti tak, aby jí bylo možné detekovat aminokyseliny, které jsou na běžných elektrodách elektrochemicky neaktivní. Jako modelový vzorek sloužil roztok fenylalaninu o koncentraci 1,0 mmol dm-3. Elektroda modifikovaná pomocí elektrochemického nanášení mědi ze směsného roztoku síranu měďnatého a síranu sodného poskytovala velmi nízké odezvy, které v průběhu prvních měření klesly, zřejmě kvůli nedostatečnému množství nanesené mědi. Proto byly další experimenty prováděny s použitím mikročástic mědi jako modifikátoru. Mikročástice aktivované pomocí kyseliny dusičné o koncentraci 80 mmol dm-3 byly nanášeny na plst pomocí míchání plsti v suspenzi mikročástic mědi a kapáním této suspenze na různé strany plsti – na stranu u kapiláry (proximální), u kontaktu s měrnou nádobkou (distální) a mezi dvě poloviny uhlíkové plsti (sandwichové). Jako nejvhodnější se z hlediska stability a velikosti signálu jevily elektrody modifikované v distálním a sandwichovém uspořádání. V poslední fázi byla proto na těchto elektrodách změřena kalibrační závislost pro fenylalanin v rozsahu 0,025 mmol dm-3 až 1,0 mmol dm-3. Pro ověření funkčnosti a použitelnosti elektrod byl pro analýzu reálného vzorku využit doplněk stravy s obsahem lysinu, kdy koncentrace této aminokyseliny byla stanovována metodou standardního přídavku. Sekundárním cílem této práce bylo zmenšení elektrochemické cely pro průtokové metody, v tomto případě HPLC, za použití 3D tisku. Do vytištěné cely byla umístěna pracovní elektroda z uhlíkové plsti, referenční argentchloridová a pomocná platinová elektroda. Použitelnost této cely byla ověřena na syntetických antioxidantech propylgallátu, butylhydroxyanisolu, terc-butylhydrochinonu a butylhydroxytoluenu, u kterých je známé elektrochemické chování ve skleněné cele. Antioxidanty bylo nutné nejdříve z jejich směsi separovat pomocí HPLC na koloně Lichrospher® RP-18 (125 × 4 mm, 5 µm) a gradientové eluce mobilní fáze, kdy během osmi minut byl obsahu methanolu zvyšován z 55 % na 95 % a následně byl tento obsah 2 minuty udržován, zbylý objem tvořil acetátovo-fosfátový pufr o koncentraci 50 mmol dm-3 a pH = 4,5. Při porovnání získaných hydrodynamických voltamogramů nebyly patrné výrazné rozdíly mezi skleněnou a tištěnou celou. Významné změny byly nalezeny při porovnání vlivu typu cely na rozšíření píku, kdy na tištěné cele bylo dosaženo téměř žádného vlivu na rozšíření oproti cele skleněné, kde docházelo ke změně píků až o 60 %. Dalším benefitem tištěné cely bylo vymizení nepravidelnosti základní linie v podobě neznámého píku, snížení šumu základní linie a zároveň téměř k vymizení jejího driftu což vedlo ke snížení limitu detekce BHT z původních 15,4 µmol dm-3 na 5,97 µmol dm-3.
Abstract v angličtině:
Abstract The first aim of this work was to develop copper modified carbon felt electrode for detection of amino acids, which are not electrochemically active on ordinary carbon electrodes. Phenylalanine solution at a concentration 1.0 mmol dm-3 was chosen as the testing solution. Electrode modified with electrochemical deposition of copper from mixture of copper(II) sulphate and sodium sulphate provided very low responses which were decreasing during first measurements, apparently because of insufficient amount of copper. Therefore, further experiments were performed using copper microparticles as a modifier. Copper microparticles activated in nitric acid at a concentration 80 mmol dm-3 were applied at carbon felt by several techniques and in different parts of the felt, i.e. by stirring the felt in microparticles suspension, by dripping of the suspension to the part of the felt in contact with capillary (proximal), between two parts of the carbon felt (sandwich) and at a part of the carbon felt in contact with electrolyte in a measuring cell (distal). Electrodes modified in the distal and in the sandwich arrangement were chosen as the best ones. In the last part, calibration dependences for phenylalanine in concentration range from 0.025 mmol dm-3 to 1.0 mmol dm-3 were measured on the last two electrodes. Since a real sample of phenylalanine wasn´t found, a food supplement containing lysine was used for a verification of functionality and usability of the electrodes. Concentration of lysine in the drug was determined by standard addition method. Secondary aim of this work was to miniaturize electrochemical cell for flow methods, in this case HPLC, with usage of 3D printing. Into printed cell working carbon felt electrode, auxiliary platinum electrode and reference silver chloride electrode were placed. Usability of this cell was tested on synthetic antioxidants, namely propylgallate, butylhydroxyanisole, tert-butylhydroquinone and butylhydroxytoluene, because electrochemical behaviour of these analytes is known in glass overflow cell. Before electrochemical detection was necessary to separate these analytes by HPLC separation on column Lichrospher® RP-18 (125 × 4 mm, 5 µm) and gradient elution of mobile phase consisted of increasing methanol content from 55 % to 95 % for 8 minutes, subsequently was this content of methanol held for 2 minutes. Rest of mobile phase was formed by acetate-phosphate buffer at concentration 50 mmol dm-3 and pH = 4.5. When comparing obtained hydrodynamic voltammograms, there were no significant differences between glass and printed cell. Significant changes were found when comparing the influence of the cell type to the wide of the peak, with almost no effect on the extension compared to the glass cell, where peaks were changed almost by 60%. Another benefit of the printed cell was the disappearance of the baseline irregularity in the form of an unknown peak, the reduction of noise, and almost the disappearance of drift of the baseline, which led to a reduction of detection limit for BHT from 15.4 µmol dm-3 to 5.97 µmol dm-3.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. Martin Baroch 1.87 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. Martin Baroch 99 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. Martin Baroch 97 kB
Stáhnout Posudek vedoucího RNDr. Hana Dejmková, Ph.D. 346 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Karolina Pecková, Ph.D. 177 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Ivan Jelínek, CSc. 153 kB