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A structurally aligned nickel oxide encapsulated polypyrrole nanocomposite for hydrogen peroxide sensing.
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-06-02 , DOI: 10.1039/d0dt01847c Pratibha Singh 1 , S K Shukla 2
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-06-02 , DOI: 10.1039/d0dt01847c Pratibha Singh 1 , S K Shukla 2
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A chemically responsive and structurally aligned nickel oxide encapsulated polypyrrole nano-composite (NiO-en-PPy) has been prepared using intrinsically functionalized pyrrole monomers by in situ polymerization and composite formation techniques under optimized conditions. The prepared samples were characterized by FT-IR spectroscopy, Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and thermal gravimetric analysis. Thus, the obtained results revealed the formation of the nanocomposite with aligned crystallinity, an interactive surface, improved electrical conductivity by 103 times, and better thermal stability than those of pristine polypyrrole due to in situ functionalization and structural synergism between nickel oxide and pyrrole molecules. Furthermore, a spin-cast film of the prepared NiO-en-PPy composite on ITO coated glass was explored for the electrochemical sensing of hydrogen peroxide in liquid and the gas phase by monitoring the change in the resistance and potential. The observed sensing parameters in the gaseous and liquid state were sensitivity 22.7 Ω ppm−1 in gas and 92.25 μV ppm−1 cm−2 in liquid, response time 30s in gas and 150 s in liquid, recovery time 70s in gas and 20 s in liquid, and the limit of detection 0.073692 ppm in gas and 0.073649 ppm in liquid with a durability of 90 days. Furthermore, a sensing mechanism has also been explained based on the electroactive interaction between the evolved interactive Ni sites of the composite matrix and peroxide molecules along with the role of induced conductivity in the functionalized PPy chain. The finding reveals the advancements in functional materials science and the properties of PPy for its use in chemical responsive devices and biosensors, and in the non-enzymatic estimation of reactive peroxide oxygen species.
中文翻译：
一种结构对准的氧化镍封装的聚吡咯纳米复合材料，用于过氧化氢传感。
化学反应和结构排列的氧化镍封装的聚吡咯纳米复合材料（NiO-en-PPy）已通过在最佳条件下通过原位聚合和复合物形成技术使用固有官能化的吡咯单体制备。制备的样品通过FT-IR光谱，拉曼光谱，X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和热重分析进行表征。因此，所获得的结果表明，与原聚多吡咯相比，原位形成的纳米复合材料具有结晶度对齐，相互作用的表面，电导率提高了10 3倍，热稳定性更好的特点。氧化镍和吡咯分子之间的功能化和结构协同作用。此外，探索了在ITO涂层玻璃上制备的NiO-en-PPy复合材料的旋涂膜，用于通过监测电阻和电势的变化来电化学检测液相和气相中的过氧化氢。在气态和液态下观察到的传感参数分别为：气体中的灵敏度22.7Ωppm -1和92.25μVppm -1 cm -2在液体中的响应时间在气体中为30s，在液体中为150s，在气体中为70s，在液体中为20s的恢复时间，检测限在气体中为0.073692ppm，在液体中为0.073649ppm，使用寿命为90天。此外，还基于合成基质的相互作用Ni位与过氧化物分子之间的电活性相互作用以及功能化PPy链中诱导的电导的作用对传感机理进行了解释。该发现揭示了功能材料科学的发展以及PPy在化学响应设备和生物传感器中的用途以及在反应性过氧化物氧物种的非酶估计中的特性。
更新日期：2020-06-29
中文翻译：
一种结构对准的氧化镍封装的聚吡咯纳米复合材料，用于过氧化氢传感。
化学反应和结构排列的氧化镍封装的聚吡咯纳米复合材料（NiO-en-PPy）已通过在最佳条件下通过原位聚合和复合物形成技术使用固有官能化的吡咯单体制备。制备的样品通过FT-IR光谱，拉曼光谱，X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和热重分析进行表征。因此，所获得的结果表明，与原聚多吡咯相比，原位形成的纳米复合材料具有结晶度对齐，相互作用的表面，电导率提高了10 3倍，热稳定性更好的特点。氧化镍和吡咯分子之间的功能化和结构协同作用。此外，探索了在ITO涂层玻璃上制备的NiO-en-PPy复合材料的旋涂膜，用于通过监测电阻和电势的变化来电化学检测液相和气相中的过氧化氢。在气态和液态下观察到的传感参数分别为：气体中的灵敏度22.7Ωppm -1和92.25μVppm -1 cm -2在液体中的响应时间在气体中为30s，在液体中为150s，在气体中为70s，在液体中为20s的恢复时间，检测限在气体中为0.073692ppm，在液体中为0.073649ppm，使用寿命为90天。此外，还基于合成基质的相互作用Ni位与过氧化物分子之间的电活性相互作用以及功能化PPy链中诱导的电导的作用对传感机理进行了解释。该发现揭示了功能材料科学的发展以及PPy在化学响应设备和生物传感器中的用途以及在反应性过氧化物氧物种的非酶估计中的特性。
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