Hydroquinone (1,4-dihydroxybenzene,

Hydroquinone (1,4-dihydroxybenzene, HQ) and catechol (1,2-dihydroxybenzene, CT) are two isomers of dihydroxybenzene and often coexist in environmental samples as pollutants with high toxicity [1]. HQ and CT are harmful to environment including people, animals, and plants even at very low concentrations [2]. The acceptable emission of phenolic compounds according to the national standard of China (GB 8978-1996) is 0.5 mg/L (for dihydroxybenzene, 0.00454 M) [3]. Therefore, it is necessary to develop a simultaneous, simple, and rapid analytical method for the determination of dihydroxybenzene isomers. So far, numerous methods have been established for their determination, such as liquid chromatography [4], synchronous fluorescence [5], chemiluminescence [6], spectrophotometry [7], pH-based flow injection analysis [8], and electrochemical methods [9], [10] and [11]. Among them, electrochemical methods have attracted increasing attentions owing to the advantages of low cost, fast response, excellent selectivity, and high sensitivity. However, a number of challenges for the simultaneous determination of HQ and CT isomers by electrochemical methods still exist [12]. A significant obstacle for the conventional solid electrodes is that the voltammetric peaks corresponding to the oxidation/reduction of the dihydroxybenzene isomers are largely overlapped in many cases. Second, the competitive adsorption of phenolic isomers on the electrode surface in the mixtures makes the relationship between the voltammetric response and isomers concentration nonlinear. In order to overcome these problems, many chemically modified electrodes have been prepared for simultaneous determination of HQ and CT. For instance, Saleh Ahammad et al. reported that poly(thionine)-modified glassy carbon electrode (GCE) can separate the oxidation peaks of HQ and CT; however, the detection limits of dihydroxybenzene isomers were very low [13]. Canevari et al. developed a sensitive technique for the simultaneous detection of HQ and CT in the presence of resorcinol using a SiO2/C electrode spin-coated with a thin film of Nb2O5[14]. Qi et al. used multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs)-modified GCE for the simultaneous determination of hydroquinone and catechol with good electrochemical performances [15].

MWCNTs have been widely used in electrochemistry due to their unique one-dimensional (1D) structural, electronic, and physical properties. In the field of chemically modified electrode, one of the most important characteristics of MWCNTs is their reported ability to promote electron-transfer process [16]. Graphene (GR) has attracted tremendous attention because of its unique nanostructure and extraordinary electrocatalytic properties such as high surface area, excellent conductivity, and high mechanical strength associated with its two-dimensional (2D) structure [17]. Based on its properties, GR is considered as an ideal electrode material for electrochemical and biosensing. GR electrodes have been successfully applied as biosensors for sensing glucose [18], NADH [19], hydrogen peroxide [20], etc. However, the excellent properties of GR emerge only in a planar direction. Recently, Yang et al. reported a new method to reduce the stacking of GR by introducing 1D carbon nanotubes to form a three-dimensional (3D) nanohybrid [21]. The properties of MWCNTs emerge in the axial direction while providing current density, high specific surface area, and thermal conductivity. Thus, a GR-MWCNTs hybrid that combines the unique properties of the two carbon allotropes in all directions and provides a high surface area per unit volume for increased catalyst loading could be an ideal electrode material [22]. Therefore, the long and tortuous MWCNTs bridged adjacent to GR efficiently inhibited their aggregation, thus enhancing the utilization of GR-based composites. Room temperature ionic liquids (RTILs) have attracted a lot of attention because of their unique electrochemical properties such as high ionic conductivity, low vapor pressure, low melting temperature, no requirement for additional supporting electrolytes, and thermal stability [23]. 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIMPF6), a type of RTIL, has attracted widespread attention as a nonaqueous polar, moderately hydrophobic, nonvolatile, chemically and thermally stable ionic liquid [24]. Recently, the RTIL-GR-modified electrodes have been reported for detecting many targets [25], [26] and [27]. For instance, Liu et al. developed a GR/BMIMPF6 as the nanocomposite modified electrode for the simultaneous determination of HQ and CT, which exhibited a wide linear range and low detection limit [28].

In this study, a 3D carbon electrode was fabricated by combining 1D MWCNTs and 2D GRs that further advance the utilization of GR-based composites, BMIMPF6 ionic liquid may improve the dispersibility and stability of the 3D carbon electrode. This GR/MWCNTs/BMIMPF6 nanocomposite-modified electrode was formed and its application potential was evaluated for the simultaneous determination of HQ and CT. The separation of anodic peak potentials for HQ and CT was 122 mV, which makes it easier for the simultaneous determination of HQ and CT. The detection limits (S/N = 3) for HQ and CT for the GR/MWCNTs/BMIMPF6/GCE were 0.1 μM and 0.06 μM, respectively. Moreover, the proposed sensor was applied for the simultaneous determination of HQ and CT in water samples with high selectivity

النتائج (العربية) 1:

الهيدروكينون (1، 4-ديهيدروكسيبينزيني، المقر الرئيسي) والكاتيتشول (1، 2-ديهيدروكسيبينزيني، CT) من ايزومرات اثنين من ديهيدروكسيبينزيني، وغالباً ما تتعايش في العينات البيئية كملوثات بسمية عالية [1]. المقر الرئيسي والأشعة المقطعية الضارة بالبيئة بما في ذلك الناس والحيوانات والنباتات حتى في تركيزات منخفضة للغاية [2]. انبعاث مقبولة من المركبات الفينولية وفقا للمعيار الوطني للصين (GB 8978-1996) 0.5 ملغ/لتر (بالنسبة ديهيدروكسيبينزيني، 0.00454 م) [3]. ولذلك، من الضروري تطوير أسلوب تحليلي المتزامنة، بسيطة وسريعة للبت في ايزومرات ديهيدروكسيبينزيني. حتى الآن، تم إنشاء العديد من الأساليب لتصميمهم، مثل كروماتوغرافيا سائلة [4] و fluorescence متزامن [5]، تشيميلومينيسسينسي [6]، كانت [7]، وتحليل حقن تدفق على أساس درجة الحموضة [8] والطرق الكهروكيميائية [9]، [10] و [11]. فيما بينها، والطرق الكهروكيميائية اجتذبت اهتمام متزايد نظراً لمزايا قليلة التكلفة وسريعة الاستجابة والانتقائية ممتازة، وحساسية عالية. ومع ذلك، هناك عدد من التحديات لتحديد المتزامن من ايزومرات HQ والتصوير المقطعي بالطرق الكهروكيميائية لا تزال موجودة [12]. يشكل عقبة كبيرة لأقطاب الصلبة التقليدية أن قمم الفولتامتريه المقابلة للأكسدة/الحد ايزومرات ديهيدروكسيبينزيني المتراكبة إلى حد كبير في كثير من الحالات. وثانيا، الامتزاز تنافسية من ايزومرات الفينولية على سطح القطب في الخلائط يجعل العلاقة بين الاستجابة الفولتامتريه وتركيز ايزومرات غير الخطية. من أجل التغلب على هذه المشاكل، تم إعداد العديد من أقطاب معدلة كيميائيا للتصميم المتزامن للمقر الرئيسي وقيراط فعلى سبيل المثال، ذكرت صالح أحمد et al. أن بولي (ثيونيني)-يمكن فصل الكربون زجاجي معدلة قطب كهربائي (GCE) على قمم أكسدة HQ والتصوير المقطعي؛ ومع ذلك، الكشف عن حدود ديهيدروكسيبينزيني كانت الايزومرات جداً منخفضة [13]. كانيفاري et al. تطوير تقنية حساسة للكشف المتزامن من المقر الرئيسي والأشعة المقطعية حضور ريزورسينول استخدام قطب SiO2/ج تدور المغلفة بطبقة رقيقة من Nb2O5 [14]. تشي et al. تستخدم الأنابيب النانوية الكربونية مولتيواليد (موكنتس)--تعديل للحملة العالمية للتعليم لتحديد واحد من الهيدروكينون والكاتيتشول مع العروض الجيدة الكهروكيميائية [15].موكنتس قد استخدمت على نطاق واسع في الكيمياء الكهربائية نظراً لفريدة من نوعها ذات البعد الواحد (د 1) الهيكلية والإلكترونية والمادية خصائصها. في الحقل الكهربائي المعدلة كيميائيا، واحدة من أهم خصائص MWCNTs هو قدرتها المبلغ عنها تعزيز عملية نقل الإلكترون [16]. الجرافين (GR) جذبت اهتماما هائلا بسبب nanostructure فريدة وخصائص اليكتروكاتاليتيك غير عادية مثل المساحة السطحية عالية وممتازة الموصلية وعالية القوة الميكانيكية المرتبطة بهيكل ثنائي الأبعاد (2D) [17]. استناداً إلى خصائصه، تعتبر الموارد الوراثية مادة قطب مثالية الكهروكيميائية وبيوسينسينج. أقطاب الموارد الوراثية قد طبقت بنجاح كأجهزة استشعار العوامل البيولوجية لاستشعار الجلوكوز [18]، NADH [19]، فوق أكسيد الهيدروجين [20]، وما إلى ذلك. ومع ذلك، تظهر خصائص ممتازة من الموارد الوراثية فقط في اتجاه مستو. في الآونة الأخيرة، أفاد يانغ et al. طريقة جديدة الحد من التكدس الموارد الوراثية بإدخال الأنابيب النانوية الكربونية د 1 لتشكيل نانوهيبريد ثلاثية الأبعاد (3D) [21]. تظهر خصائص موكنتس في اتجاه محوري مع توفير الكثافة الحالية وارتفاع مساحة محددة الموصلية الحرارية. وهكذا، يمكن أن يكون هجين غرام-موكنتس الذي يجمع بين خصائص فريدة من نوعها من التأصل الكربون اثنين في كل الاتجاهات، ويوفر مساحة سطحية عالية كل وحدة حجم محفز زيادة تحميل مادة قطب مثالية [22]. ولذلك، موكنتس طويلة ومضنية من سد المتاخمة للموارد الوراثية التراكم، وبالتالي تعزيز الاستفادة من المواد المركبة المستندة إلى الموارد الوراثية تحول دون كفاءة. درجة حرارة الغرفة السوائل الأيونية (رتيلس) جذبت الكثير من الاهتمام بسبب خصائصها الفريدة الكهروكيميائية مثل الموصلية الأيونية عالية، انخفاض ضغط البخار، درجة حرارة انصهار منخفضة، لا اشتراط للشوارد داعمة إضافية، والثبات الحراري [23]. سداسي فلوروفوسفات 1-بيوتيل-3-ميثيليميدازوليوم (BMIMPF6)، نوع من رتيل، اجتذبت اهتماما واسع النطاق نوناكويوس القطبية، واعتدال مسعور، nonvolatile مستقرة كيميائيا وحراريا الأيونية سائل [24]. في الآونة الأخيرة، أبلغ أقطاب رتيل-غرام-تعديل للكشف عن العديد من الأهداف [25] [26] و [27]. فعلى سبيل المثال، وضع ليو et al. GR/BMIMPF6 نانوي قطب كهربائي تم التعديل لتحديد واحد من المقر الرئيسي، والأشعة المقطعية، التي عرضت خطي واسعة النطاق والكشف عن انخفاض الحد الأقصى [28].في هذه الدراسة، كانت ملفقة مسرى الكربون 3D عن طريق الجمع بين موكنتس د 1 والموارد الوراثية 2D أن المضي قدما باستخدام المواد المركبة المستندة إلى الموارد الوراثية، قد يحسن السوائل الأيونية BMIMPF6 تشتت والاستقرار من مسرى الكربون 3D. وشكلت هذا القطب تعديل نانوي GR/موكنتس/BMIMPF6 وتم تقييم إمكانياتها التطبيق لتحديد واحد من المقر الرئيسي وقيراط الفصل بين إمكانات الذروة انوديك للمقر الرئيسي والأشعة المقطعية كان 122 بالسيارات، مما يجعل من الأسهل لتحديد واحد من المقر الرئيسي وقيراط حدود الكشف (S/N = 3) للمقر الرئيسي والأشعة المقطعية للموارد الوراثية/موكنتس/BMIMPF6/GCE كانت 0.1 ميكرومتر و 0.06 ميكرومتر، على التوالي. وعلاوة على ذلك، تم تطبيق الاستشعار المقترحة لتحديد المقر والأشعة المقطعية متزامنة في عينات المياه بانتقائية عالية

النتائج (العربية) 2:

الهيدروكينون (1،4-dihydroxybenzene، HQ) والكاتيكول (1،2-dihydroxybenzene، CT) هما إيزومرات dihydroxybenzene وغالبا ما تتعايش في العينات البيئية كما الملوثات مع سمية عالية [1]. HQ وCT ضارة بالبيئة بما في ذلك الناس، والحيوانات، والنباتات حتى في تركيزات منخفضة جدا [2]. انبعاث مقبول من المركبات الفينولية وفقا لمعيار وطني من الصين (GB 8978-1996) هو 0.5 ملغ / لتر (لdihydroxybenzene، 0.00454 M) [3]. ولذلك، فمن الضروري وضع المنهج التحليلي في وقت واحد، بسيط، وسريع لتحديد أيزومرات dihydroxybenzene. وحتى الآن، تم إنشاء طرق عديدة لتصميمهم، مثل السائل اللوني [4]، مضان متزامن [5]، لمعان كيميائي [6]، القياس الطيفي [7]، وتحليل حقن التدفق على أساس درجة الحموضة [8]، والطرق الكهروكيميائية [ 9]، [10] و [11]. من بينها، الطرق الكهروكيميائية جذبت الانتباه يتزايد نظرا لمزايا التكلفة المنخفضة، والاستجابة السريعة والانتقائية ممتازة، وحساسية عالية. ومع ذلك، هناك عدد من التحديات لتحديد وقت واحد من HQ وCT أيزومرات بواسطة الطرق الكهروكيميائية لا تزال موجودة [12]. وهناك عقبة كبيرة لأقطاب الصلبة التقليدية هي أن القمم voltammetric الموافق أكسدة / الحد من أيزومرات dihydroxybenzene وتتداخل إلى حد كبير في كثير من الحالات. ثانيا، الامتزاز تنافسية من سداسي كلورو الفينول على سطح القطب في خليط يجعل العلاقة بين استجابة voltammetric وأيزومرات تركيز غير الخطية. ومن أجل التغلب على هذه المشاكل، تم إعداد العديد من أقطاب معدلة كيميائيا لتحديد وقت واحد من HQ وCT. على سبيل المثال، صالح Ahammad وآخرون. وذكرت أن بولي (thionine) -modified القطب الكربون الزجاجي (GCE) يمكن الفصل بين قمم أكسدة HQ وCT. ومع ذلك، كانت حدود الكشف الايزمرات dihydroxybenzene منخفضة جدا [13]. Canevari وآخرون. تطوير تقنية حساسة للكشف في وقت واحد HQ وCT في وجود الريسورسنول باستخدام المغلفة تدور على SiO2 / C الكهربائي مع طبقة رقيقة من Nb2O5 [14]. تشى وآخرون. تستخدم أنابيب الكربون النانوية multiwalled (MWCNTs) -modified GCE لتحديد وقت واحد من الهيدروكينون والكاتيكول مع أداء الكهروكيميائية جيدة [15]. وقد استخدمت على نطاق واسع MWCNTs في الكيمياء الكهربائية بسبب فريدة من نوعها ذات بعد واحد (1D) الخصائص الهيكلية، الإلكترونية، والجسدية . في مجال القطب معدلة كيميائيا، واحدة من أهم خصائص MWCNTs هو القدرة المبلغ عنها لتعزيز عملية نقل الإلكترون [16]. الجرافين (GR) قد جذبت اهتمام هائل بسبب البنية النانوية الفريدة والخصائص electrocatalytic غير عادية مثل منطقة عالية السطح، الموصلية ممتازة، والقوة الميكانيكية العالية المرتبطة ثنائي الأبعاد (2D) هيكلها [17]. وبناء على خصائصه، ويعتبر GR كمادة القطب مثالية لالكهروكيميائية وbiosensing. تم تطبيقها أقطاب GR بنجاح كما أجهزة الاستشعار للجلوكوز الاستشعار [18]، NADH [19]، بيروكسيد الهيدروجين [20]، وما إلى ذلك، خصائص ممتازة من GR تظهر فقط في اتجاه مستو. مؤخرا، يانغ وآخرون. ذكرت طريقة جديدة للحد من التراص من GR عن طريق إدخال أنابيب الكربون النانوية 1D لتشكيل ثلاثي الأبعاد (3D) nanohybrid [21]. خصائص MWCNTs تظهر في الاتجاه المحوري في الوقت الذي توفر الكثافة الحالية، وارتفاع مساحة محددة، والتوصيل الحراري. وهكذا، يمكن هجين GR-MWCNTs الذي يجمع بين خصائص فريدة من نوعها من اثنين من المتآصلة الكربون في كل الاتجاهات، ويوفر مساحة عالية لكل وحدة حجم من أجل زيادة تحميل محفز يكون مادة القطب مثالية [22]. ولذلك، سد MWCNTs طويلة ومضنية المجاورة لGR مستعمل بكفاءة التجميع، وبالتالي تعزيز الاستفادة من المواد المركبة القائمة على GR-. وقد اجتذبت درجة حرارة الغرفة السوائل الأيونية (RTILs) الكثير من الاهتمام لما له من خصائص فريدة من نوعها الكهروكيميائية مثل الموصلية عالية الأيونية، انخفاض ضغط البخار، وانخفاض درجة حرارة انصهار، أي شرط لالشوارد دعم إضافية، والاستقرار الحراري [23]. وقد اجتذب hexafluorophosphate 1-بوتيل-3-methylimidazolium (BMIMPF6)، وهو نوع من RTIL، اهتماما واسعا باعتباره غير قلق القطبي، مسعور معتدل، لامائي، كيميائيا وسائل الأيونية مستقر حراريا [24]. مؤخرا، تم الإبلاغ عن الأقطاب تعديل RTIL-GR-للكشف عن العديد من الأهداف [25]، [26] و [27]. على سبيل المثال، ليو وآخرون. وضعت GR / BMIMPF6 باسم بمركب متناهي في الصغر المعدلة الكهربائي لتحديد وقت واحد من HQ وCT، التي عرضت مجموعة واسعة الخطي وانخفاض الحد كشف [28]. وفي هذه الدراسة، كانت ملفقة قطب الكربون 3D من خلال الجمع بين MWCNTs 1D و 2D الموارد الوراثية أن المضي قدما في الاستفادة من المواد المركبة القائمة على GR-، BMIMPF6 السائل الأيونية قد يحسن من تشتت والاستقرار من القطب الكربون 3D. هذا GR / MWCNTs / تم تشكيل القطب تعديل بمركب متناهي في الصغر-BMIMPF6 وتم تقييم إمكانية تطبيقه لتحديد وقت واحد من HQ وCT. وكان الفصل بين إمكانات الذروة انوديك لHQ وCT 122 بالسيارات، مما يجعل من الاسهل لتحديد وقت واحد من HQ وCT. (S / N = 3) لHQ وCT للGR / MWCNTs / BMIMPF6 / GCE كانت حدود الكشف 0.1 ميكرومتر و 0.06 ميكرومتر، على التوالي. وعلاوة على ذلك، تم تطبيق الاستشعار المقترحة لتحديد وقت واحد من HQ وCT في عينات المياه مع الانتقائية العالية