Метод инверсионной вольтамперометрии на пленках TiO2, допированных иттрием, для определения ионов кадмия в жидкостях [Articol]

Abstract

Показана возможность применения метода анодной инверсионной вольтамперометрии (ИВАМ) с использованием электродов на основе наноструктурированных пленок диоксида титана, допированных иттрием (Y–TiO2), для определения концентрации ионов кадмия (Cd2+) в жидких средах. Анализ методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии подтвердил образование однородных наноструктурированных пленок Y–TiO2 с улучшенными электрохимическими свойствами. Показано, что допирование иттрием увеличивает каталитическую активность электродов TiO2 при определении ионов кадмия методом ИВАМ и улучшает чувствительность аналитического сигнала Cd2+. Оптимизированы условия электрохимического определения ионов Cd2+, включая состав электрода и фонового электролита, время и потенциал предварительного электроконцентрирования, а также изучено влияние ионов Cu2+, Pb2+, Zn2+, Na+ и K+ на аналитический сигнал (АС) кадмия. Установлена линейная зависимость интенсивности аналитического сигнала от концентрации ионов кадмия в диапазоне 0,003–8 мг∙л⁻¹ с пределом обнаружения 0,003 мг∙л⁻¹ и относительной погрешностью 5%.

This study demonstrates the applicability of the anodic stripping voltammetry (ASV) method using electrodes based on nanostructured titanium dioxide films modified with yttrium-doped titanium dioxide (Y–TiO₂) for the detection of cadmium ions (Cd²⁺) in liquid media. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses confirmed the formation of uniform nanostructured TiO₂ films with improved electrochemical properties. It was shown that yttrium modification enhances the catalytic activity of TiO₂-based electrodes in the determination of cadmium ions by the ASV and increases the sensitivity of the Cd²⁺ analytical signal. The conditions for the electrochemical determination of Cd²⁺ ions were optimized, including the electrode composition, supporting electrolyte composition, preconcentration time, and potential. The effect of interfering ions (Cu²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, Na⁺, and K⁺) on the analytical signal of cadmium was also investigated. A linear dependence of the analytical signal on the cadmium ion concentration was established in the range of 0.003–8 mg∙L⁻¹, with a detection limit of 0.003 mg∙L⁻¹ and a relative error of 5%. The obtained results indicate the promising potential of nanostructured Y–TiO₂ electrodes for the development of highly sensitive and selective electrochemical sensors for monitoring toxic metal content in liquid media.