збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2023, том 21, випуск 1
English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2023

 / 

том 21 / 

випуск 1

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

N. V. Krishna Prasad, K. Chandra Babu Naidu, T. Anil Babu, S. Ramesh, and N. Madhavi
Electrochemical Sensors Based on Carbon Allotrope Graphene: A Review on Their Environmental Applications
0185–0198 (2023)

PACS numbers: 07.07.Df, 07.88.+y, 81.05.ue, 81.07.Pr, 81.16.-c, 82.45.Yz, 82.47.Rs

Антропогенна діяльність з точки зору урбанізації, індустріалізації та сучасних сільськогосподарських технологій кидає виклик природньому середовищу з точки зору компромісу в забрудненні повітря та якості води, що призводить до небезпечних наслідків для здоров'я людей. У цьому контексті дуже важливо стежити за якістю повітря та води в максимально можливій мірі з максимальною точністю, що має першорядне значення. Значний вплив на здоров'я людини через забруднювальні речовини робить виявлення їх у воді та повітрі необхідним. Незважаючи на те, що є різні методи моніторинґу цих забруднювачів, доведені переваги електрохемічних методів привертають все більше уваги. Через це робиться спроба переглянути деякі з останніх досягнень в області електрохемічного зондування забруднювачів навколишнього середовища, до яких відносяться йони важких металів і пестициди. Електрохемічне зондування було зроблено за допомогою датчиків, розроблених з різних матеріялів. Однак розглядаються датчики, розроблені з вуглецем та його алотропами, такими як вуглецеві нанотрубки, графенові похідні, вуглецеві наноточки, активний вуглець, виконана методом трафаретного друку вуглецева електрода та інші. Незважаючи на те, що ці датчики можуть бути використані в медичній аналізі, задля нешкідливости харчових продуктів, якости ґрунту, виявлення ліків тощо, дана оглядова стаття висвітлює лише програми, пов'язані з моніторинґом навколишнього середовища. Цей огляд в основному має на меті одержати розуміння сучасного проґресу в електрохемічних застосуваннях на основі вуглецю та суміжних з ним матеріялів щодо забруднювачів навколишнього середовища. У цьому огляді висвітлюються деякі методи синтези графенових матеріялів (алотропної форми вуглецю) та проєктування датчиків, а також їхня продуктивність. Цей огляд встановив сумісність в опублікованій літературі стосовно того, що графенові та споріднені матеріяли відіграють значну роль в електрохемічному зондуванні забруднювальних речовин.

Keywords: електрохемічне зондування, йони важких металів, алотропи вуглецю.


References
  1. W. Zhang, L. Wang, Y. Yang, G. Paul, and K. S. Teng, ACS Sens., 4, No. 5: 1138 (2019); https://doi:10.1021/acssensors.9b00272
  2. T. Arfin and S. N. Rangari, Anal. Methods, 10, No. 3: 347 (2018); https://doi:10.1039/c7ay02650a
  3. S. Su, S. Chen, and C. Fan, Green Energy and Environ., 3, No. 2: 97 (2018); https://doi:10.1016/j.gee.2017.08.005
  4. T. Priya, N. Dhanalakshmi, S. Thennarasu, and N. Thinakaran, Carbohydr. Polym., 182: 199 (2018); https://doi:10.1016/j.carbpol.2017.11.0172017
  5. L. P. Lingamdinne, J. R. Koduru, and R. R. Karri, J. Environ. Manag., 231: 622 (2019); https://doi:10.1016/j.jenvman.2018.10.063
  6. N. Ullah, M. Mansha, I. Khan, and A. Qurashi, Trac. Trends Anal. Chem., 100: 155 (2018); https://doi:10.1016/j.trac.2018.01.002
  7. S. Sharma and A. Bhattacharya, Appl. Water Sci., 7, No. 3: 1043 (2017); https://doi:10. 1007/s13201-016-0455-7
  8. R. Álvarez-Ruiz and Y. Pico, Trends Environ. Anal. Chem., 25: 111 (2020); https://doi:10.1016/j.teac.2020.e00082
  9. J. Molina, F. Cases, and L. M. Moretto, Anal. Chim Acta., 946: 9 (2016); https://doi:10.1016/j.aca.2016.10.019
  10. Y. Zuo, J. Xu, X. Zhu, X. Duan, L. Lu, and Y. Yu, Microchim. Acta, 186, No. 3: 171 (2019); https://doi:10.1007/s00604-019-3248-5
  11. H. Hou, K. M. Zeinu, S. Gao, B. Liu, J. Yang, and J. Hu, Energy Environ. Materials, 1, No. 3: 113 (2018); https://doi:10.1002/eem2.12011
  12. L. P. Lingamdinne and J. R. Koduru, Environ. Anal. Ecol. Stud., 2: 2 (2018); https://doi:10.31031/EAES.2018.02.000528
  13. L. Wang, X. Peng, H. Fu, C. Huang, Y. Li, and Z. Liu, Biosens. Bioelectron., 147: 111777 (2020); https://doi:10.1016/j.bios.2019.111777
  14. D. L. Huang, J. Wang, C. Fan, A. Ali, H. S. Guo, and Y. Xiao, Microchim. Acta, 186, No. 6: 186 (2019); https://doi:10. 1007/S00604-019-3417-6
  15. G. L. Wen, W. Zhao, X. Chen, J. Q. Liu, Y. Wang, Y. Zhang, Z. Huang, and Y. Wu, Electrochim. Acta, 291: 95 (2018); https://doi:10.1016/j.electacta.2018.08.121
  16. B. Bansod, T. Kumar, R. Thakur, S. Rana, and I. Singh, Biosens. Bioelectron., 94: 443 (2017); https://doi:10.1016/j.bios.2017.03.031
  17. T. Smith, M. L. C. Anna, Z. Songshan, L. Bin, and S. Luyi, Nano Mater. Sci., 1, No. 1: 31 (2019); https://doi:10.1016/j.nanoms.2019.02.004
  18. K. Theyagarajan, M. Elancheziyan, P. S. Aayushi, and K. Thenmozhi, Int. J. Biol. Macromol., 163: 358 (2020); https://doi:10.1016/j.ijbiomac.2020.07.005
  19. R. Jerome and A. K. Sundramoorthy, Anal. Chim. Acta, 1132: 110 (2020); https://doi:10.1016/j.aca.2020.07.060
  20. T. Hang, S. Xiao, Y. Cheng, X. Li, C. Guo, H. Gen, L. Baohong, C. Yang, H. Chen, F. Liu, S. Deng, Y. Zhang, and X. Xie, Sensor. Actuator. B Chem., 289: 15 (2019); https://doi:10.1016/j.snb.2019.03.038.20184
  21. Q. He, Y. Tian, Y. Wu, J. Liu, G. Li, and P. Deng, Nanomaterials., 9, No. 429: 1 (2019); https://doi:10.3390/nano9030429
  22. S. K. Krishnan, E. Singh, P. Singh, M. Meyyappan, and H. S. Nalwa, RSC Adv., 9, No. 16: 8778 (2019); https://doi:10.1039/c8ra09577a
  23. C. Murugan, N. Murugan, A. K. Sundramoorthy, and A. Sundaramurthy, ACS Appl. Nano Mater., 3: 8461 (2020); https://doi:10.1021/acsanm.0c01949
  24. R. D. Nagarajan and A. K. Sundramoorthy, Sensor Actuator B Chem., 301: 127132 (2019); https://doi:10.1016/j.snb.2019.127132
  25. T. Dideikin and A. Y. Vul’, Front. Phys., 6: 149 (2019); https://doi:10.3389/fphy.2018.00149
  26. S. Nagarani, G. Sasikala, K. Satheesh, M. Yuvaraj, and R. Jayavel, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 29, No. 14: 11738 (2018); https://doi:10.1007/s10854-018-9272-0
  27. N. R. Dywili, A. Ntziouni, C. Ikpo, M. Ndipingwi, N. W. Hlongwa, A. L. D. Yonkeu, M. Masikini, K. Kordatos, and E. I. Iwuoha, Micromachines, 10, No. 2: 114 (2019); https://doi:10.3390/mi10020115
  28. M. B. Gumpu, M. Veerapandian, U. M. Krishnan, and J. B. Rayappan, Talanta, 162: 574 (2017); https://doi:10.1016/j.talanta.2016.10.076.2016
  29. N. Wongkaew, M. Simsek, C. Griesche, and A. J. Baeumner, Chem. Rev., 119, No. 1: 120 (2019); https://doi:10.1021/acs.chemrev.8b00172
  30. S. Banerjee, S. McCracken, M. F. Hossain, and G. Slaughter, Biosensors., 10, No. 8: 33 (2020); https://doi:10.3390/bios10080101
  31. Geca and M. Korolczuk, Talanta, 171: 321 (2017); https://doi:10.1016/j.talanta.2017.05.008
  32. Waheed, M. Mansha, and N. Ullah, Trac. Trends Anal. Chem., 105: 37 (2018); https://doi:10.1016/j.trac.2018.04.012
  33. Shtepliuk and R. Yakimova, Nanotechnology, 30, No. 29: 294002 (2019); https://doi:10.1088/1361-6528/ab1546
  34. W. Jin and G. Maduraiveeran, J. Anal. Sci. Technol., 9, No. 18: 1 (2018); https://doi:10.1186/s40543-018-0150-4
  35. S. Manavalan, P. Veerakumar, S. M. Chen, and C. King, Microchim. Acta., 187, No. 1: 33 (2020); https://doi:10.1007/s00604-019-4031-3
  36. Pena-Bahamonde, H. N. Nguyen, S. K. Fanourakis, and D. F. Rodrigues, J. Nanobiotechnol., 16, No. 1: 75 (2018); https://doi:10.1186/s12951-018-0400-z
  37. Kumar, B. Purohit, P. K. Maurya, L. M. Pandey, and P. Chandra, Electroanalysis, 31: 1615 (2019); https://doi:10.1002/elan.201900216
  38. Numan, A. A. S. Gill, S. Rafique, M. Guduri, Y. Zhan, B. Maddiboyina, L. Li, S. Singh, and N. N. Dang, J. Hazard Mater., 7: 124493 (2020); https://doi:10.1016/j.jhazmat.2020.124493
  39. G. Moro, K. De Wael, and L. Maria Moretto, Curr. Opin. Electrochem., 16: 57 (2019); https://doi:10.1016/j.coelec.2019.04.019
  40. Yan, X. Yan, H. Li, X. Zhang, M. Wang, S. Fu, G. Zhang, C. Qian, H. Yang, J. Han, and F. Xiao, Microchem. J., 157: 105016 (2020); https://doi:10.1016/j.microc.2020.105016
  41. Malakootian, S. Hamzeh, and H. Mahmoudi-Moghaddam, Microchem. J., 158: 1 (2020); https://doi:10.1016/j.microc.2020.105194
  42. W. Zeng, D. Manoj, H. Sun, R. Yi, X. Huang, and Y. Sun, J. Electroanal. Chem., 833: 527 (2019); https://doi:10.1016/j.jelechem.2018.12.028
  43. M. Bhadra, M. Werner, V. A. Baulin, T. Vi Khanh, M. A. Kobaisi, S. H. Nguyen, A. Balcytis, S. Juodkazis, J. Y. Wang, D. E. Mainwaring, R. J. Crawford, and E. P. Ivanova, Nano- Micro Lett., 10, No. 2: 1 (2018); https://doi:10.1007/s40820-017-0186-9
  44. H. Chen, M. J. Pan, Z. Jargalsaikhan, T. O. Ishdorj, and F. G. Tseng, Biosensors, 10, No. 11: 12 (2020); https://doi:10. 3390/bios10110163
  45. V. Canalejas-Tejero, A. L. Hernandez, R. Casquel, S. A. Quintero, M. F. Laguna, and M. Holgado, Opt. Mater. Express, 8, No. 4: 1082 (2018); https://doi:10.1364/ome.8.001082
  46. X. Zhuang, C. Tian, F. Luan, X. Wu, and L. Chen, RSC Adv., 6, No. 95: 92541 (2016); https://doi:10.1039/c6ra14970g
  47. I.-H. Cho, H. Dong, and S. Park, Biomater. Res., 24, No. 6: 1 (2020); https://doi.org/10.1186/s40824-019-0181-y
  48. R. Zhang, C. Zhang, F. Zheng, X. Li, and C. -L. Sun, Carbon, 126, No. 328: (2018); https://doi:10.1016/j.carbon.2017.10.042
  49. Theyagarajan, S. Yadav, J. Satija, K. Thenmozhi, and S. S. Kumar, ACS Biomater. Sci. Eng., 6: 6076 (2020); https://doi:10.1021/acsbiomaterials.0c00807
  50. Thangamuthu, K. Y. Hsieh, P. V. Kumar, and Y. Guan, Int. J. Mol. Sci. 20, No. 12: 1 (2019); https://doi:10.3390/ijms20122975
  51. H. Beitollahi, M. Safaei, and S. Tajik, Int. J. Nano Dimens., 10, No. 2: 125 (2019); https://doi:10.18494/sam.2015.1058
  52. El-Shafai, M. Nagi, M. E. El-Khouly, M. El-Kemary, M. S. Ramadan, and M. S. Masoud, RSC Adv., 8, No. 24: 13323 (2018); https://doi:10.1039/c8ra00977e
  53. J. H. Lee, S. J. Park, and J. W. Choi, Nanomaterials, 9, No. 2: 7 (2019); https://doi:10.3390/nano9020297
  54. F. Magesa, Y. Wu, Y. Tian, J. M. Vianney, J. Buza, Q. He, and Y. Tan, Trends Environ. Anal. Chem., 23: e00064 (2019); https://doi:10.1016/j.teac.2019.e00064
  55. H. Huang, S. Su, N. Wu, H. Wan, S. Wan, H. Bi, and L. Sun, Front. Chem., 7: 1 (2019); https://doi:10.3389/fchem.2019.00399
  56. H. Ahmad, M. Fan, and D. Hui, Compos. B Eng., 145: 270 (2018); https://doi:10.1016/j.compositesb.2018.02.006
  57. J. Pei, Y. Xiang, Z. Zhang, J. Zhang, S. Wei, and R. Boukherroub, Appl. Surf. Sci., 527: 146761 (2020); https://doi:10.1016/j.apsusc.2020.146761
  58. S. Campuzano, M. Pedrero, P. Yanez-Sedeno, and J. M. Pingarron, Int. J. Mol. Sci., 20, No. 423: 1 (2019); https://doi:10.3390/ijms20020423
  59. M. Stortini, M. B. Antonietta, G. Moro, F. Polo, and L. M. Moretto, Sensors, 20: 1 (2020); https://doi:10.3390/s20236800
  60. X. Wan, M. Lei, and T. Chen, Front. Environ. Sci. Eng., 14, No. 2: 1 (2020); https://doi:10.1007/s11783-019-1203-7
  61. H. AL-Gahouari, L. Theeazen, G. Bodkhe, P. Sayyad, N. Ingle, M. Mahadik, S. M. Shirsat, M. Deshmukh, N. Musahwar, and M. Shirsat, Front. Mater., 7: 68 (2020); https://doi:10.3389/fmats.2020.00068
  62. Raril and J. G. Manjunatha, J. Anal. Sci. Technol., 11: 3 (2020); https://doi:10.1186/s40543-019-0194-0
  63. Z. Guan, L. Zhao, Y. J. Wan, and L. C. Tang, Nanoscale., 10, No. 31: 14788 (2018); https://doi:10.1039/c8nr03044h
  64. L. Shi, Y. Li, X. Rong, Y. Wang, and S. Ding, Anal. Chim. Acta., 968: 21 (2017); https://doi:10.1016/j.aca.2017.03.013
  65. L. Xiao, B. Wang, L. Ji, F. Wang, Q. Yuan, G. Hu, A. Dong, and W. Gan, Electrochim. Acta, 222: 1371 (2016); https://doi:10.1016/j.electacta.2016.11.113
  66. Baghayeri, M. Ghanei-Motlagh, R. Tayebee, M. Fayazi, and F. Narenji, Anal. Chim. Acta, 1099: 60 (2020); https://doi:10.1016/j.aca.2019.11.045
  67. Lei, S. Zhang, and S. Zhao, Int. J. Electrochem. Sci., 12, No. 6: 4856 (2017); https://doi:10.20964/2017.06.03
  68. Capoferri, F. Della Pelle, M. Del Carlo, and D. Compagnone, Foods, 7, No. 9: 114 (2018); https://doi:10.3390/foods7090148
  69. H. Ren, Y. Zhang, L. Liu, Y. Li, D. Wang, R. Zhang, W. Zhang, Y. Li, and B.-C. Ye, Microchim. Acta, 186, No. 5: 306 (2019); https://doi:10.1007/s00604-019-3432-7
  70. Hernandez-Vargas, J. E. Gustavo Sosa-Hernandez, S. Saldarriaga-Hernandez, A. M. Villalba-Rodriguez, R. Parra-Saldivar, and H. M. N. Iqbal, Biosensors, 8, No. 2: 1 (2018); https://doi:10.3390/bios8020029
  71. R. Zamora-Sequeira, R. Starbird-Perez, O. Rojas-Carillo, and S. Vargas-Villalobos, Molecules, 24, No. 14: 1 (2019); https://doi:10.3390/molecules24142659
  72. E. Fayemi, S. A. Abolanle, and E. E. Ebenso, J. Nanomater., 39: 1 (2016); https://doi:10.1155/2016/4049730
  73. C. PelinBöke, O. Karaman, H. Medetalibeyoglu, C. Karaman, N. Atar, and M. L. Yola, Microchem. J., 157: 105012 (2020); https://doi:10.1016/j.microc.2020.105012
  74. Nag, A. Mitra, and S. C. Mukhopadhyay Sens. Actuators. A, 270: 177 (2018); https://doi:10.1016/j.sna.2017.12.028
  75. S. K. Tiwari, K. M. Raghvendra, H. S. Kyu, and H. Andrzej, Chem. Nano. Mat., 4, No. 7: 598 (2018); https://doi:10.1002/cnma.201800089
  76. J. Sturala, L. Jan, P. Martin, and Z. Sofer, Chem. Eur. J., 24, No. 23: 5992 (2018); https://doi:10.1002/chem.201704192
  77. P. Sharma, R. Nain, S. Chaudhary, and R. Kumar, Environ. Nanotechnol. Monitor. Manag., 14: 100298 (2020); https://doi:10.1016/j.enmm.2020.100298
  78. Y. Song, Y. Luo, C. Zhu, H. Li, D. Du, and Y. Lin, Biosens. Bioelectron., 76: 195 (2016); https://doi:10.1016/j.bios.2015.07.002
  79. K. Coster, S. A. Abolanle, B. M. Bhekie, W. H. Ntuthuko, and T. T. I. Nkambule, Front. Mater., 7: 486 (2021); https://DOI=10.3389/fmats.2020.616787
  80. N. P. Shetti, D. S. Nayak, K. R. Reddy, and T. M. Aminabhvi, Micro and Nano Technologies, Graphene-Based Electrochemical Sensors for Biomolecules. Ch. 10 Graphene–Clay-Based Hybrid Nanostructures for Electrochemical Sensors and Biosensors (Eds. Alagarsamy Pandikumar and Perumal Rameshkumar) (Elsevier: 2019), pp. 235–274; https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815394-9.00010-8
  81. Jyotsana Mehta, Priya Vinayak, Satish K. Tuteja, Varun A. Chhabra, Neha Bhardwaj, A. K. Paul, Ki-Hyun Kim, and Akash Deep, Biosensors and Bioelectronics, 83: 339 (2016); https://doi.org/10.1016/j.bios.2016.04.058
Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2023 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача