New strategies for obtaining the SERS effect in organic solvents

Význam tématu

Electrochemická aktivace kovových elektrod umožňuje vytvoření SERS substrátů v nevodných médiích, čímž se rozšiřují možnosti citlivé detekce organických sloučenin, jako jsou barviva a pesticidy.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo demonstrovat nové postupy EC-SERS v organických rozpouštědlech pomocí elektrochemické aktivace zlatých a stříbrných elektrod pro simultánní sledování elektrochemických a Ramanových signálů.

Použitá metodika a instrumentace

Spektroelektrochemická měření probíhala na přístroji SPELEC RAMAN s laserem 785 nm, bipotenciostatem/galvanostatem a spektrometrem (785–1010 nm, 0–2850 cm⁻¹). Jako pracovní elektrody posloužily hrotové elektrody Au a Ag, doplňované o ocelovou protipráci a Ag/AgCl referenci. Synchronicitu optického a elektrochemického záznamu zajišťoval software DropView SPELEC.

Hlavní výsledky a diskuse

• Snížení zlata: CV od +0,70 V do +2,00 V a zpět na –0,60 V vedlo k vytvoření nanostruktur s maximálním Ramanovým signálem při +0,20 V.
• Detekce crystal violet (0,1 mmol/L) dosáhla LOD 1 μmol/L na pásu 1175 cm⁻¹.
• Aktivace stříbra: CV cykly mezi +0,60 V a –0,60 V v DMSO s 0,5 mmol/L mancozebu generovala stabilní SERS signály od druhého cyklu s pásy v rozsahu 240–1615 cm⁻¹.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost citlivé analýzy nevodných vzorků, včetně nerozpustných pesticidů.
• Jednoduché a rychlé vytvoření SERS substrátů přímo během měření.
• Potenciál pro inline monitorování a kvalitativní i kvantitativní analýzu v průmyslu i laboratoři.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky na další organická rozpouštědla a široké spektrum analytů.
• Využití pokročilých nanostrukturálních elektrod pro vyšší zesílení signálu.
• Integrace EC-SERS do přenosných zařízení pro terénní měření.

Závěr

EC-SERS v organických médiích poskytuje účinný přístup k citlivé detekci barviv a pesticidů s dosahem LOD v oblasti μmol/L. Elektrochemická aktivace Au a Ag elektrod přináší jednoduchý protokol pro generování SERS substrátů během jednoho experimentu.

Použitá instrumentace

• SPELEC RAMAN Instrument (Metrohm)
• Raman Probe na 785 nm
• Raman spectroelectrochemical cell (RAMANCELL-C)
• Hrotové elektrody: Au (6.09395.034), Ag (6.09395.044)
• Doplňkové elektrody: ocel (6.0343.110), Ag/AgCl (6.0728.120)
• Software DropView SPELEC

Reference

1. González-Hernández J.; Ott C.E.; Arcos-Martínez M.J.; et al. Rapid Determination of the ‘Legal Highs’ 4-MMC and 4-MEC by Spectroelectrochemistry: Simultaneous Cyclic Voltammetry and In Situ Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Sensors 2022, 22(1), 295.
2. Ibáñez D.; González-García M.B.; Hernández-Santos D.; Fanjul-Bolado P. Detection of Dithiocarbamate, Chloronicotinyl and Organophosphate Pesticides by Electrochemical Activation of SERS Features of Screen-Printed Electrodes. Spectrochim. Acta Part A 2021, 248, 119174.